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热电偶测温原理详解

发布时间:2022-07-08      点击次数:433

热电偶是利用物理学中的赛贝克效应制成的温敏传感器。当两种不同的导体A和B组成闭合回路时,就构成了一个热电偶。
    温度T端为感温部分,称为热端;温度T0为连接仪表部分,称为冷端。当热端温度T和冷端温度T0不同时,在回路中就产生热电势EAB(T, T0 ),这种显现称为热电效应,这个电动势通常称为热电势。热电式的大小与T和T0之差(称为温差)的大小有关。由热电偶回路热电势的分布理论可知,热电偶的热电势仅仅是热电偶两端温度T和T0的函数之差,即:
    EAB (T, T0)= EAB(T)- EAB(T0) 式(1.1)
    也就是说,热电偶的热电势等于热端与冷端温度T和T0所引起的电势差。
    实际测温中,冷端所对应的热电势要随冷端温度(环境温度)的变化而变化。要保证冷端温度恒定是十分困难的,在一定程度上,测量精度取决于冷端温度的影响。只有当热电偶冷端温度保持不变,热电动势才是被测温度的但只函数。标准中规定结点的热电动势为0℃时的热电动势。
    由式(1.1)可知,如果当T=0时可得:
    EAB(T0) = EAB(0)- EAB (0, T0) 式(1.2)
    又当T0=0时可得:
    EAB(T) = EAB(T,0)- EAB (0) 式(1.3)
    把式(1.2)和式(1.3)带入式(1.1)式得:
    EAB(T,0)= EAB(T,T0)+EAB (T0,0) 式(1.4)
    在式(1.4)中,EAB(T,0)是冷端温度为0℃,热端温度为T时的热电势,此值就是成品热电偶给定的分度表值;EAB(T,T0)是热端温度为T,冷端温度为T0时的热电势,也就是实际测量到的热电势值;EAB (T0,0)是假定冷端温度为0℃,和实际冷端温度为T0时得到的热电势,在实测中,用集成测温传感器AD590测量T0,然后从对应热电偶的分度表中自动查出所对应的热电势EAB (T0,0),这是次查表求出的值,也就是冷端温度补偿所对应的热电势值。通过单片机把实测到的EAB(T,T0)值与冷端温度补偿EAB (T0,0)值代数相加,就可得到冷端温度为0℃,热端温度为T时的热电势EAB (T0,0)值,再从分度表中自动查得对应于EAB (T0,0)的温度值,这既是第二次查表求出的值,这个值就是热锻偶热端所得的实际温度。
    在实际生产中,热电偶热端(测量端)与冷端相距很远,冷端又暴露于空气当中,易受环境温度的影响,因而冷端温度很难保持恒定。为此需要把冷端延伸并进行温度补偿。

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