电子电气丨什么是热电偶?热电偶有哪些应用场合?-热电偶相关知识简介

东海大仙

什么是热电偶?热电偶的应用场合有哪些?

热电偶是一种用于测量温度的感温元件,它能够将温度信号转换为热电动势信号。

所谓热电偶,是指由两种不同材质的金属导体构成的温度传感器。

热电偶作为一种常见的温度测量设备,广泛应用于多个领域。它的工作原理基于两种不同金属材料焊接而成的接头,在受热时产生热电势差,这个电势差与被测温度成正比,从而可以通过电气仪表读取相应的温度值。由于其测量范围宽、性能稳定且结构简单,热电偶成为了工业上最常用的温度检测元件之一。

热电偶的应用场合包括了石油、化工、钢铁、造纸、热电和核电等生产行业

在这些行业中,热电偶主要用于高温测量,能将温度信号转化为电动势信号,便于生产过程中的温度控制和测量,从而确保生产的精度和安全。此外,它们在工业自控系统中也有着广泛的应用,通过温度传感器可以将控制对象的温度参数变成电信号,传递给显示、记录和调节仪,以实现系统的检测和调节。

热电偶的工作原理是什么?

热电偶的工作原理基于塞贝克效应(Seebeck effect),即当两种不同材质的导体或半导体的两端存在温度差时,会产生电动势,从而在闭合电路中产生电流。这一现象被称为热电效应,是热电发电技术的基础。

1821年德国科学家塞贝克(T. J. Seebeck)发现:当连接两种不同金属,并对两端的接点施加不同温度时,金属之间会产生电压并有电流通过。

这一现象以发现者的名字命名为“塞贝克效应”。该电路中生成电流的电力被称为热电动势(Thermoelectromotive force),其极性和大小仅由两种导体的材质和两端之间的温度差决定。

热电偶2.jpg

具体来说,热电偶由两种不同的金属或半导体材料组成,这两种材料在一端焊接在一起,称为测量端或热端,另一端则连接到测量仪器,称为参比端或冷端。当测量端受热时,由于两种材料的电子受热激发程度不同,导致电子从一种材料向另一种材料迁移,从而在电路中产生电势差,这个电势差随着温度的升高而增大。通过测量这个电势差,就可以确定测量端的温度。

采集仪的采集方法

将基准接点设为0°C(冷接点补偿)直接读取温度的方法

采集基准接点的气温(基准接点补偿)计入温度差ΔT的方法

采集时,将冷接点维持在0℃非常困难。通过采集端子周围的温度,将其与以0℃为基准的热电动势相加,可以获得测温接点的温度。我们称之为基准接点补偿。

热电偶3.jpg

特点

1. 响应速度快。

2. 可进行-200℃到+1700℃之间大范围的温度采集。

3. 可对特定点和小空间进行温度采集。

4. 由于温度信息可检测为电信号(热电动势),信息的处理和分析非常便利。

5. 价格低廉,易购买。

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