淺談熱電偶傳感器

前言：熱電偶傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍廣、精度高、慣性小，在溫度測(cè)量中應(yīng)用極為廣泛。熱電偶材料一般有鉑銠-鉑銠和鉑銠-鉑，鎳鉻-鎳硅等。這種熱電偶的結(jié)構(gòu)主要由接線盒、保護(hù)套管、絕緣管和熱電極等組成。
熱電偶傳感器是利用“熱電效應(yīng)”制成的，利用兩種不同導(dǎo)體組成閉合回路。當(dāng)閉合回路的兩接點(diǎn)也就是熱電偶的工作端和自由端分別處于不同的溫度場(chǎng)中時(shí)，回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)只與工作端和自由端的溫度差有關(guān)。若我們把自由端的溫度固定不變，則熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)只隨工作端溫度的變化而變化。這樣一定的熱電動(dòng)勢(shì)就對(duì)應(yīng)著一定的溫度，測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)，也就可以達(dá)到測(cè)溫的目的。應(yīng)用起來十分方便。
熱電偶之所以在工業(yè)中應(yīng)用如此廣泛，這和它自身的特點(diǎn)是分不開的。如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電偶材料相同，無論兩接點(diǎn)溫度如何，熱電動(dòng)勢(shì)均為零。根據(jù)這個(gè)特性?？梢詸z驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同，分布是否均勻。在熱電偶中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電勢(shì)不變。利用這種特性，可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器。
由于熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)與兩端溫度有關(guān)，只需將冷端的溫度恒定，熱電動(dòng)勢(shì)就與熱端溫度成單值函數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的冷端通?？拷粶y(cè)對(duì)象，且受到周圍環(huán)境溫度的影響，其溫度不是恒定不變的，因此必須采取一些相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)償，常用的方法有冷端恒溫或補(bǔ)償導(dǎo)線法。所謂冷端恒溫法是將熱電偶的冷端置于溫度為0℃的恒溫器內(nèi)或是置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定。利用一對(duì)化學(xué)成分不同，價(jià)格便宜的導(dǎo)線，在一定溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶具有一致的熱電特性。補(bǔ)償導(dǎo)線法是將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場(chǎng)所。相當(dāng)于將熱電極延長(zhǎng)，根據(jù)熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要導(dǎo)體兩接點(diǎn)溫度相同，回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)保持不變。這樣只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的兩個(gè)接點(diǎn)溫度一致，就不會(huì)影響熱電動(dòng)勢(shì)的輸出。
熱電偶傳感器用于溫度測(cè)量，在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)舉例說明它簡(jiǎn)單有效的用途。在各種鋼鐵制件的表面，為防止生銹和制件的美觀，常采用噴漆的方法對(duì)其裝飾。在生產(chǎn)過程中有對(duì)油漆進(jìn)行加溫的工序，此時(shí)熱電偶傳感器在溫度的控制過程中會(huì)發(fā)揮重大的作用。此種熱電偶傳感器采用(鎳鉻-鎳硅)熱電偶測(cè)量溫度，熱端設(shè)定一定的溫度，為了進(jìn)行爐溫的調(diào)節(jié)及顯示，必須將熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送到儀表室，儀表室的環(huán)控溫度恒定為20℃。熱電偶采用補(bǔ)償導(dǎo)線法，具體接線如附圖。
當(dāng)對(duì)油漆加溫控制時(shí)，先設(shè)定好熱端溫度，當(dāng)用電把油漆加到設(shè)定溫度時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)就會(huì)送到儀表室。儀表內(nèi)的繼電器就會(huì)跳閘，電路就會(huì)切斷，停止加熱，當(dāng)溫度下降到一定程序時(shí)，合上閘刀，就繼續(xù)加熱，這樣就達(dá)到控制溫度的目的。
隨著工業(yè)的發(fā)展，溫度作為需要測(cè)量和控制的重要參數(shù)，在各行業(yè)都普通存在。熱電偶作為溫度測(cè)量的有效途徑，將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用!