热电偶温度计新版课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,热电偶温度计,（优选）热电偶温度计,固定螺纹锥形,固定法兰式,固定螺纹式,防水式,防喷式,铠装热电偶,4,.1,热电现象和热电偶的基本定律,1,热电现象和热电偶温度计,由两种不同的导体（或半导体）,A,、,B,组成的闭合回路，当接点,1,、,2,处于不同温度时，回路就会出现电动势，称为热电动势，简称为热电势。,这一由温度产生电动势的现象称为热电现象。,这两根导体（或半导体）称为热电极。,进一步的研究表明，热电势是由温差电势和接触电势组成。,温差电势,温差电势是由于一根导体两端温度不同而产生的热电动势。,设,tt,0,，,e,A,(t,t,0,),称为温差电势。,纯金属电极：热电极容易复制，热电势率小；,在回路总电阻Rtotal一定时，与E(t,0)成正比。,80210-10绝对静电单位；,测量回路的总电阻要适当。,在回路总电阻Rtotal一定时，与E(t,0)成正比。,=eAB(t)-A(t)+B(t)-eAB(t0)-A(t0)+B(t0),eAB(t)为接触电势。,F=nBLI (N),热电偶测温时，热端为t，冷端为t0，测得的电势为E(t,t0)。,R外=热电偶电阻+补偿导线电阻+连接导线电阻，,也是由三部分组成：热电极、绝缘材料、保护套管。,注意 此时是电势相加，E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)，不是温度相加。,AA，BB，在一定温度范围内热电特性相同，补偿型补偿导线。,=eAC(t)-A(t)+C(t)-eAC(t0)-A(t0)+C(t0),综合温差电势和接触电势可以知道由两种不同材料组成的热电偶的热电势EAB(t,t0)。,UJ36a直流电位差计,即动圈的偏转角与流过动圈的电流成正比。,保持t0不变，则fAB(t0)不变，,温差电势可表达为,e,：单位电势，,4.80210,-10,绝对静电单位；,K,：玻尔兹曼常数，,1.3810,-23,J/K,；,N,A,：电子密度，是温度的函数。,从上式可见，,e,A,(t,t,0,),的大小取决于两端温差和电子密度。,电子密度与材料有关，,e,A,(t,t,0,)=f(,材料，,t,t,0,）,因此，,e,A,(t,t,0,),只与热电极性质、两端温度有关，而与电极长度、截面积大小、沿长度的温度分别无关。,温差越大，,e,A,(t,t,0,),也越大；两端温度相同时，温差电势为零。,为了表达方便，,e,A,(t,t,0,)=,A,(t)-,A,(t,0,),；,A,(t),与材料、温度有关。,接触电势,是由于两种材料电子密度不同而产生的电势。,设,N,A,N,B,，,e,AB,(t),为接触电势。,A：动圈面积(2rL)。,eAB(t)为接触电势。,在回路总电阻Rtotal一定时，与E(t,0)成正比。,这一由温度产生电动势的现象称为热电现象。,可查表得E(t0,0)，求出E(t,0),查表得t。,当两电极是由两种纯金属组成时，热电势率平均为20V/,所以热电偶的两电极很少均采用纯金属。,R包括检流计内阻、,检流计G的灵敏度直接影响到测量结果的准确性。,设tt0，,在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要接入导体的两端温度相同，则不影响原热电偶热电势的大小。,例：已知K型热电偶，在t0=35时，测得 EK(t,t0)=33.,求：E铜-康铜(100,0)。,测量回路的总电阻要适当。,由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的。,两连接点温度必须相同。,因此，在不同的温域内，t0相同时，相同的t引起的E并不相等。,在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要接入导体的两端温度相同，则不影响原热电偶热电势的大小。,设tt0，,化学性能稳定，不易氧化和电极间不相互渗透；,也是由三部分组成：热电极、绝缘材料、保护套管。,=eAB(t)-A(t)+B(t)-eAB(t0)-A(t0)+B(t0),由两种不同的导体（或半导体）A、B组成的闭合回路，当接点1、2处于不同温度时，回路就会出现电动势，称为热电动势，简称为热电势。,接触电势可表达为,接触电势的大小与接触处温度的高低和导体种类有关，,e,AB,(t)=f(T,N,At,-N,Bt,),。,接触处温度越高，接触电势越大。,热电势,综合温差电势和接触电势可以知道由两种不同材料组成的热电偶的热电势,E,AB,(t,t,0,),。,设,tt,0,，,N,A,N,B,，按顺时针方向取向。,热电偶热电势,E,AB,(t,t,0,),为：,E,AB,(t,t,0,)=e,AB,(t)+e,B,(t,t,0,)-e,AB,(t,0,)-e,A,(t,t,0,),=e,AB,(t)+,B,(t)-,B,(t,0,)-e,AB,(t,0,)-,A,(t)+,A,(t,0,),=e,AB,(t)-,A,(t)+,B,(t)-e,AB,(t,0,)-,A,(t,0,)+,B,(t,0,),=f,AB,(t)-f,AB,(t,0,),e,A,(t,t,0,)=f(,材料，,t,t,0,）,e,AB,(t)=f(T,N,At,-N,Bt,),f,AB,(t),与,A,的性质、,B,的性质、,t,有关，,f,AB,(t,0,),与,A,的性质、,B,的性质、,t,0,有关。,当材料确定后，,f,AB,(t),、,f,AB,(t,0,),只与,t,、,t,0,有关，而与长度、截面积等无关。,E,AB,(t,t,0,),只与,t,、,t,0,有关。,保持,t,0,不变，则,f,AB,(t,0,),不变，,E,AB,(t,t,0,)=f,AB,(t)-C,，热电势只与,t,有关，,只要测出,E,AB,(t,t,0,),就可求出温度,t,的数值。,t,称为热端、工作端、测量端；,t,0,称为冷端、自由端、参考端。,在冷端，电流从导体,A,流向导体,B,，则,A,称为正热电极，,B,称为负电极。,热电偶的分度表,函数,f,AB,的形式并不清楚，所以,E,AB,(t,t,0,),与,t,的关系只能用实验方法确定。,用实验确定热电性质时，使,t,0,=0,，然后制成,E,AB,(t,t,0,),与,t,的表格。称为热电偶的分度表。,使用分度表时需注意：,E,AB,(t,t,0,),是两端温度函数的差值，并不是线性的。因此，在不同的温域内，,t,0,相同时，相同的,t,引起的,E,并不相等。,2,热电偶的基本定律,1,）均质导体定律,由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（或半导体）的截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。,由该定律可以得到如下的结论：,热电偶必须由两种不同性质的材料构成；,由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的。,2,）中间导体定律,由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。,由此定律可以得到如下的结论：,在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要接入导体的两端温度相同，则不影响原热电偶热电势的大小。,证：设,tt,0,N,A,N,B,N,C,E,total,=e,AB,(t)+e,B,(t,t,0,)+e,BC,(t,0,)+e,C,(t,0,t,0,)-e,AC,(t,0,)-e,A,(t,t,0,),E,total,=e,AB,(t)+e,B,(t,t,0,)-e,AB,(t,0,)-e,A,(t,t,0,),=e,AB,(t)+,B,(t)-,B,(t,0,)-e,AB,(t,0,)-,A,(t)+,A,(t,0,),=e,AB,(t)-,A,(t)+,B,(t)-e,AB,(t,0,)-,A,(t)+,B,(t,0,),=f,AB,(t)-f,AB,(t,0,)=E,AB,(t,t,0,),根据该推论，只要显示仪表和连接导线接入热电偶回路的两端温度相同，那么仪表和导线的接入不会影响到热电偶产生的热电势大小。,在测量钢水温度、固体表面温度时的应用。,如果两导体,A,、,B,对另一种参考导体,C,的热电势为已知，则这两种导体组成热电偶,AB,的热电势是它们对参考导体,C,热电势的代数和。,即，,E,AB,(t,t,0,)=E,AC,(t,t,0,)+E,CB,(t,t,0,),证：,E,AC,(t,t,0,)+E,CB,(t,t,0,)=f,AC,(t)-f,AC,(t,0,)+f,CB,(t)-f,CB,(t,0,),=e,AC,(t)-,A,(t)+,C,(t)-,e,AC,(t,0,)-,A,(t,0,)+,C,(t,0,),+,e,CB,(t)-,C,(t)+,B,(t)-,e,CB,(t,0,)-,C,(t,0,)+,B,(t,0,),=,e,AC,(t)+e,CB,(t)-,A,(t)+,B,(t)-,e,AC,(t,0,)+e,CB,(t,0,)-,A,(t,0,)+,B,(t,0,),=eAB(t)-A(t)+B(t)-eAB(t0)-A(t0)+B(t0),80210-10绝对静电单位；,非金属电极：电势率大（可达1000V/），熔点高，复现性和稳定性较差。,Es=f(t)-f(t0),t0变化引起的热电势变化为E；,这一由温度产生电动势的现象称为热电现象。,+eCB(t)-C(t)+B(t)-eCB(t0)-C(t0)+B(t0),由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的。,但实际上，很难找到全部满足上述要求的电极材料，只能根据所使用的条件范围，选择合适的热电极材料。,标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良且稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶。,=eAB(t)-A(t)+B(t)-eAB(t0)-A(t0)+B(t0),eAB(t)=f(T,NAt-NBt)。,=nABI=C1I,分压线路：从滑线电阻上取出电压，与热电势进行比较；,EAB(t,t0)=eAB(t)+eB(t,t0)-eAB(t0)-eA(t,t0),校正工作电流 校正工作电流I1是为了产生精确的电流，使得可以从触点位置确定热电势。,常用的测量热电势的仪表有动圈式仪表、手动电位差计、电子电位差计和数字电压表等。,=fAB(t)-fAB(t0),检流计G的灵敏度直接影响到测量结果的准确性。,合金电极：热电性质和工艺性能介于两者之间。,Ea=Eb，EAB(tn,t0)=EAB(tn,t0),2 手动电位差计测量方法,eA(t,t0)=f(材料，t,t0）,eAB(t)=f(T,NAt-NBt),原式,=e,AB,(t)-,A,(t)+,B,(t)-,e,AB,(t,0,)-,A,(t,0,)+,B,(t,0,),=E,AB,(t,t,0,),例：已知，,E,铜,-,铂,(100,0)=0.75mv,，,E,康铜,-,铂,(100,0)=-0.35mv,；,求：,E,铜,-,康铜,(100,0),。,解：,E,铜,-,康铜,(100,0)=E,铜,-,铂,(100,0)+E,铂,-,康铜,(100,0),=E,铜,-,铂,(100,0)-E,康铜,-,铂,(100,0),=0.75-(-0.35)=1.10mv,。,3),中间温度定律,接点温度为,t,1,和,t,3,的热电偶，它的热电势等于接点温度分别为,(t,1,t,2,),和,(t,2,t,3,),的两支同性质的热电偶的热电势代数和。,即,E,AB,(t,1,t,3,)=E,AB,(t,1,t,2,)+E,AB,(t,2,t,3,),4.2,标准化热电偶,1,热电极材料的选择,对热电极材料的要求：,物理性能稳定，能在较宽的温度范围内使用，其热电特性不随时间变化