熱電偶溫度傳感器實際上是一種能量轉換器,它將熱能轉換為電能,用所產生的熱電勢測量溫度。熱電偶是一次儀表,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。那么測量中影響熱電偶溫度傳感器工作的原理及因素有哪些?(中國傳感器交易網提供)
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢—熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應。
兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。
熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。
而影響熱電偶溫度傳感器工作的因素也很多,其中插入深度、響應時間、熱阻抗增加、熱輻射四個因素是最主要的因素,以下做詳細介紹。
熱電偶測溫點的選擇是最重要的。測溫點的位置,對于生產工藝過程而言,一定要具有典型性、代表性,否則將失去測量與控制的意義。熱電偶插入被測場所時,沿著傳感器的長度方向將產生熱流。當環境溫度低時就會有熱損失。致使熱電偶溫度傳感器與被測對象的溫度不一致而產生測溫誤差。總之,由熱傳導而引起的誤差,與插入深度有關。而插入深度又與保護管材質有關。金屬保護管因其導熱性能好,其插入深度應該深一些,陶瓷材料絕熱性能好,可插入淺一些。對于工程測溫,其插入深度還與測量對象是靜止或流動等狀態有關,如流動的液體或高速氣流溫度的測量,將不受上述限制,插入深度可以淺一些,具體數值應由實驗確定。
在高溫下使用的熱電偶溫度傳感器,如果被測介質為氣態,那么保護管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上,使保護管的熱阻抗增大;如果被測介質是熔體,在使用過程中將有爐渣沉積,不僅增加了熱電偶的響應時間,而且還使指示溫度偏低。
因此,除了定期檢定外,為了減少誤差,經常抽檢也是必要的。例如,進口銅熔煉爐,不僅安裝有連續測溫熱電偶溫度傳感器,還配備消耗型熱電偶測溫裝置,用于及時校準連續測溫用熱電偶的準確度。
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