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    熱電偶測溫原理詳解

    更新時間:2022-07-08      點擊次數:2491

    熱電偶是利用物理學中的賽貝克效應制成的溫敏傳感器。當兩種不同的導體A和B組成閉合回路時,就構成了一個熱電偶。
        溫度T端為感溫部分,稱為熱端;溫度T0為連接儀表部分,稱為冷端。當熱端溫度T和冷端溫度T0不同時,在回路中就產生熱電勢EAB(T, T0 ),這種顯現稱為熱電效應,這個電動勢通常稱為熱電勢。熱電式的大小與T和T0之差(稱為溫差)的大小有關。由熱電偶回路熱電勢的分布理論可知,熱電偶的熱電勢僅僅是熱電偶兩端溫度T和T0的函數之差,即:
        EAB (T, T0)= EAB(T)- EAB(T0) 式(1.1)
        也就是說,熱電偶的熱電勢等于熱端與冷端溫度T和T0所引起的電勢差。
        實際測溫中,冷端所對應的熱電勢要隨冷端溫度(環境溫度)的變化而變化。要保證冷端溫度恒定是十分困難的,在一定程度上,測量精度取決于冷端溫度的影響。只有當熱電偶冷端溫度保持不變,熱電動勢才是被測溫度的但只函數。標準中規定結點的熱電動勢為0℃時的熱電動勢。
        由式(1.1)可知,如果當T=0時可得:
        EAB(T0) = EAB(0)- EAB (0, T0) 式(1.2)
        又當T0=0時可得:
        EAB(T) = EAB(T,0)- EAB (0) 式(1.3)
        把式(1.2)和式(1.3)帶入式(1.1)式得:
        EAB(T,0)= EAB(T,T0)+EAB (T0,0) 式(1.4)
        在式(1.4)中,EAB(T,0)是冷端溫度為0℃,熱端溫度為T時的熱電勢,此值就是成品熱電偶給定的分度表值;EAB(T,T0)是熱端溫度為T,冷端溫度為T0時的熱電勢,也就是實際測量到的熱電勢值;EAB (T0,0)是假定冷端溫度為0℃,和實際冷端溫度為T0時得到的熱電勢,在實測中,用集成測溫傳感器AD590測量T0,然后從對應熱電偶的分度表中自動查出所對應的熱電勢EAB (T0,0),這是次查表求出的值,也就是冷端溫度補償所對應的熱電勢值。通過單片機把實測到的EAB(T,T0)值與冷端溫度補償EAB (T0,0)值代數相加,就可得到冷端溫度為0℃,熱端溫度為T時的熱電勢EAB (T0,0)值,再從分度表中自動查得對應于EAB (T0,0)的溫度值,這既是第二次查表求出的值,這個值就是熱鍛偶熱端所得的實際溫度。
        在實際生產中,熱電偶熱端(測量端)與冷端相距很遠,冷端又暴露于空氣當中,易受環境溫度的影響,因而冷端溫度很難保持恒定。為此需要把冷端延伸并進行溫度補償。

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