热电偶温度传感器的工作原理及测量(热电偶传感器的原理及测量范围)

海潮机械 2023-01-16 17:06 编辑:admin 291阅读

1. 热电偶传感器的原理及测量范围

热电偶是测量温度的感温元件。

2. 简述热电偶传感器结构和测温原理

两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。

当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。

3. 热电偶传感器的工作原理以及图

工作原理

两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当两个接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

4. 热电偶传感器的原理及测量范围是什么

、热电偶传感器工作原理

当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端或冷端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向),称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向),称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。

2、电阻传感器工作原理

导体的电阻值随温度变化而改变,通过测量其阻值推算出被测物体的温度,利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器,这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量。纯金属是热电阻的主要制造材料,热电阻的材料应具有以下特性:

(1)、电阻温度系数要大而且稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。

(2)、电阻率高,热容量小,反应速度快。

(3)、材料的复现性和工艺性好,价格低。

(4)、在测温范围内化学物理特性稳定。

5. 热电偶传感器的测量电路

测温原理不同

  热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

  热电偶将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。

  区别二:热电偶与热电阻分类不同

  常见的热电阻材质大多是单一金属,目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,超过150易被氧化。热电阻的分度号有Cu50,Pt100,Pt1000等等,前面的字母是指热电阻的材质,而后面的数字则是该热电阻的电阻值。

  热电偶是由两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,常见的K型热电偶是由镍铬-镍硅组成的。标准化热电偶中国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。

  区别三:测温范围不同

  热电阻是中低温区的常用温度传感器,分为铂热电阻、铜热电阻等等,测温范围也各不一样,总体来说热电阻可以测从-200到600℃的温度。

  相比较于热电阻来说,热电偶的测温范围就要大的多了,测温范围最大的B型热电偶甚至能够测量0-1800℃的温度,而普通的K型热电偶也能够测量-40-1200℃的温度,但是由于热电偶在低温区的测量并不是非常准确,因此测较低温度时还是选用热电阻比较合适。

  区别四:连接方式不同

  目前热电阻的连接方式主要有三种:两线制、三线制以及四线制。两线制的精度相对较低一些,而四线制更多是用在实验室里的精准测量。我们常用的热电阻大部分是三线制的,这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥,采用三线制,将导线一根接到电桥的电源端,其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这样能够消除了导线线路电阻带来的测量误差,使精度大大提高。

  热电偶就没热电阻这么多讲究了,都是二线制的,与热电阻输出的阻值不同,热电偶输出的则是mV信号。

6. 热电偶传感器的构成

一般热电偶有两根线,热电阻三根线。

三根线的热电偶有一根是公共偶材,与其余两根分别组成两组热电偶。

热电偶是一种测温度的传感器,与热电阻一样都是温度传感器,但是他和热电阻的区别主要在于:

一、信号的性质,热电阻本身是电阻,温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热耦,是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。

二、两种传感器检测的温度范围不一样,热阻一般检测0-150度温度范围,最高测量范围可达600度左右(当然可以检测负温度)。

热耦可检测0-1000度的温度范围(甚至更高)所以,前者是低温检测,后者是高温检测。

三、从材料上分,热阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热耦是双金属材料,既两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属丝的两端产生电势差。

四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的,这句话是没问题,但一般PLC都直接接入4,20ma信号,而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了~热电阻是RTD信号,热电欧是TC信号~

五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块,可直接输入电阻和电偶信号。

六、热电偶有J、T、N、K、S等型号,有比电阻贵的,也有比电阻便宜的,但是算上补偿导线,综合造价热电偶就高了。

热电阻是电阻信号,热电偶是电压信号。

七、热电阻测温原理是根据导体(或半导体)的电阻随温度变化的性质来测量的,测量范围为负00~500度,常用的有铂电阻(Pt100、Pt10)、铜电阻Cu50(负50-150度)。

热电偶测温原理是基于热电效应来测量温度的,常用的有铂铑——铂(分度号S,测量范围0~1300度)、镍铬——镍硅(分度号K,测量范围0~900度)、镍铬——康铜(分度号E,测量范围0~600度)、铂铑30——铂铑6(分度号B,测量范围0~1600度)。

7. 热电偶传感器的基本原理

要用热电偶测量温度,那就先说说热电偶测温的基本原理,在两种不同导电材料构成的闭合回路中,当两个接点温度不同时,回路中产生的电势使热能转变为电能——温差电动势(Seebeck电压),这就是塞贝克效应。

热电偶Seebeck电压如果直接连到测量系统上连接到测量系统上会产生附加温差电路,因此不能通过简单地同电压表或者其他测量系统连接而进行测量。热电偶需要一个特定的温度基准来补偿该冷端产生的误差。最常用规定方法就是使用可直接读取的温度传感器测量得到参考端温度,减去寄生端电压分量。这个处理方法被称为冷端补偿, 现有两种实现冷端补偿的技术——硬件补偿和软件补偿。硬件补偿的主要不足之处在于,每种热电偶必须拥有一个分开的能够附加修正补偿电压的补偿电路,这样就会大大增加电路的成本。通常情况下,硬件补偿在精度上也不及软件补偿。您可以选择使用软件来进行冷端补偿。在使用可直接读取传感器测量得到基准端温度后,软件能够在被测电压上附加一个适合的电压值来消除冷端电压的影响。图三为某种热电偶采集模块内部框图,温差电动势从右侧IN**输入,具体接法见图二,经过ADC(模数转换)转换成数字信号,存入存储器(EEPROM)经由RS-485接口输出到计算机,计算机上要有采集模块相应的驱动程序,通过相关软件进行显示(一般模块厂商会提供,或者可以借助驱动程序自己写)。