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热电偶是最常用的测温器件之一,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。因为热电偶温度传感器具有测量范围宽、精度高以及响应时间快等优点,所以得到广泛的使用。本篇文章主要探讨插入深度对热电偶温度传感器的影响。 热电偶测温点的选择是最重要的。测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶温度传感器与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好,其插入深度应该深一些,陶瓷材料绝热性能好,可插入浅一些。对于工程测温,其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关,如流动的液体或高速气流温度的测量,将不受上述限制,插入深度可以浅一些,具体数值应由实验确定。
[align=center][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]常用温度传感器[/font][font='Times New Roman'] [font=Times New Roman]—— [/font][/font][font=宋体]热电偶温度传感器[/font][/align][align=center][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font='Times New Roman'][font=宋体]概述[/font][/font][/align][font=宋体][font=宋体]热电偶传感器([/font][font=Times New Roman]Thermocouple[/font][font=宋体])是工业生产中常用的接触式测温装置,具有性能稳定、测温范围大、信号可以远距离传输、结构简单、使用方便等特点。在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]或者外围设备中用作温度测定或者温度保护器件。[/font][/font][align=center][font=宋体]简介[/font][/align][font=宋体][font=宋体]将两种不同材料的导体组成一个闭合环路时,只要两个结合点[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]和[/font][font=Times New Roman]T[/font][/font][sub][font=宋体][font=Times New Roman]0[/font][/font][/sub][font=宋体][font=宋体]的温度不同,在该回路中就会产生电动势,此种现象称为塞贝克效应([/font][font=Times New Roman]Seebeck effect[/font][font=宋体],属于热电效应),回路产生的相应电动势称为热电势。[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]结合点温度较高,称为测量端或工作端,测温时被置于被测介质(或温度场)中,[/font][font=Times New Roman]T[/font][/font][sub][font=宋体][font=Times New Roman]0[/font][/font][/sub][font=宋体]结合点温度较低,称为参考端或自由端。[/font][font='Times New Roman'] [/font][align=center][img=,312,86]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211300838430433_9363_1604036_3.jpg!w468x129.jpg[/img][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]1 [/font][font=宋体]热电偶原理图[/font][/font][/align][font=宋体][font=宋体]这两种不同材料导体的组合即称为热电偶,[/font][font=Times New Roman]A[/font][font=宋体]与[/font][font=Times New Roman]B[/font][font=宋体]两种不同材料的导体称为热电极。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]实验证明,回路的总电势[/font][font=Times New Roman]E[/font][/font][sub][font=宋体][font=宋体]α[/font][/font][/sub][font=宋体]与热电偶两端的温差成正比:[/font][align=center][font=宋体][font=Times New Roman]E[/font][/font][sub][font=宋体][font=宋体]α[/font][/font][/sub][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体])[/font][font=Times New Roman]=[/font][/font][sub][font=宋体] [/font][/sub][font=宋体][font=宋体]α([/font][font=Times New Roman]T - T[/font][/font][sub][font=宋体][font=Times New Roman]0[/font][/font][/sub][font=宋体])[/font][/align][font=宋体][font=宋体]式中[/font] [font=宋体]α为与材料有关的系数。[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即[/font][/font][font=宋体]热电偶工作[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]不受第三种金属接入回路中的影响[/font][/font][font=宋体],称为热电偶的中间导体定律[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。因此,在热电偶测温时可接入测量仪表,[/font][/font][font=宋体]通过[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]测得热电动势后[/font][/font][font=宋体]获知[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]被测介质的温度。[/font][/font][align=center][img=,278,113]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211300838517478_4227_1604036_3.jpg!w444x181.jpg[/img][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]2 [/font][font=宋体]热电偶实际工作状态图[/font][/font][/align][align=center][font='Times New Roman'] [/font][/align][font=宋体][font=宋体]理论上任何两种不同材料导体均可以组成热电偶,但为了准确可靠的测量温度,对组成热电偶的材料必须进过严格的选择。良好性能热电偶材料一般需要满足以下条件:热电势变化较大、热电势[/font][font=宋体]——温度关系尽量接近线性关系、物理化学性质稳定、容易加工、重现性好、有良好的的互换性、易于批量生产。常见的热电偶材质一般有铂铑合金、铁[/font][font=Times New Roman]-[/font][font=宋体]康铜、铬[/font][font=Times New Roman]-[/font][font=宋体]康铜、镍铬硅[/font][font=Times New Roman]-[/font][font=宋体]镍硅和钨[/font][font=Times New Roman]-[/font][font=宋体]铼等。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]热电偶温度测量范围较宽,不同电极材料热电偶的温度测量范围不同,一般温度范围为[/font] [font=Times New Roman]0[/font][font=宋体]℃[/font][font=Times New Roman]~1800[/font][font=宋体]℃,钨[/font][font=Times New Roman]-[/font][font=宋体]铼材料制成的热电偶测量温度可达[/font][font=Times New Roman]2300[/font][font=宋体]℃。由于影响其工作因素较多,与热电阻传感器相比,热电偶实现高精度的温度测定难度较大,但热电偶可以测定更高的温度。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]热电偶结构形式有普通型、铠装型和薄膜热电偶,图[/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]所示为套管热电偶(铠装型),可以制作成细长的形态,使用中可以任意弯曲,测温热容量小、动态响应快、机械强度高、可安装于机构复杂的装置上。[/font][/font][align=center][img=,196,123]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211300838586054_4890_1604036_3.jpg!w690x433.jpg[/img][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]3 [/font][font=宋体]热电偶外观[/font][/font][/align][font=宋体]某些型号的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]的温度控制系统中,经常采用热电阻(铂电阻)做为高精度温度测量和控制器件,热电偶用作温度保护器件。当意外情况发生,造成色谱仪某部件严重超温,热电偶仍旧可以正常工作,启动色谱系统断开加热。[/font][font=宋体]某些[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]外围设备,例如热解析或吹扫捕集进样器内部温度测量和控制也会使用到热电偶传感器,可以实现高响应速度和宽温度范围的测控。[/font][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]和外围设备在进行计量检定时,测定柱箱、顶空炉温等部件的电子温度计,也经常会使用到热电偶传感器,可以准确迅速的测定色谱仪柱温箱的温度变化。[/font][font='Times New Roman'] [/font][align=center][font=宋体]小结[/font][/align][font=宋体]热电偶传感器的原理和使用注意事项。[/font]
在高温下使用的热电偶温度传感器,如果被测介质为气态,那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上,使保护管的热阻抗增大;如果被测介质是熔体,在使用过程中将有炉渣沉积,不仅增加了热电偶的响应时间,而且还使指示温度偏低。因此,除了定期检定外,为了减少误差,经常抽检也是必要的。例如,进口铜熔炼炉,不仅安装有连续测温热电偶温度传感器,还配备消耗型热电偶测温装置,用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。