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详细先容热电偶的不同金属连接点以及热电偶的类型和标准化颜色

来源:发表时间:2018-12-26


      RTD是完全无源的传感元件,需要施加外部电流才能用作温度传感器。然而,热电偶产生它们自己的电势。在某些方面,这使得热电偶系统更简单,因为接收热电偶信号的设备不必向热电偶供电。它还使热电偶系统在大气中可能存在爆炸性化合物的应用中比RTD更安全,因为热电偶产生的功率水平往往低于RTD消耗的功率水平。热电偶的自供电特性也意味着它们不会遭受与RTD相同的“自加热”效应。然而,在其他方面,热电偶电路比RTD电路更复杂和麻烦,因为电压的产生实际上发生在电路内的两个不同位置,而不仅仅是在感测点。这意味着接收电路必须“补偿”另一个位置的温度,以便精确测量所需位置的温度。虽然通常不如RTD精确,但热电偶更加坚固,具有更大的温度测量范围,并且更容易以不同的物理形式制造。下面小编详细给您先容热电偶的不同金属连接点以及热电偶的类型和标准化颜色

1、热电偶的不同金属连接点

      当两根不同的金属线在一端连接在一起时,在另一端产生的电压与温度大致成比例。也就是说,两种不同金属的连接表现得像温度敏感电池。这种形式的电子温度传感器称为热电偶:


      这种现象为咱们提供了一种电气推断温度的简单方法:只需测量结点产生的电压,就可以知道该结点的温度。如果不是因为电路不可避免的后果,就会那么简单:当咱们将任何类型的电子仪器连接到热电偶线时,咱们不可避免地会产生另一种不同金属的结。

下面的示意图显示了这一事实,其中铁 - 铜结J1必须由相反极性的第二铁 - 铜结J2补充:


      J1结是铁和铜的结合 - 两种不同的金属 - 会产生与温度有关的电压。请注意,结点J2,这是咱们必须以某种方式将咱们的铜线电压表连接到铁线的简单事实所必需的,也是一个不同的金属结,它也会产生与温度相关的电压。进一步注意结J2的极性如何与结J1的极性相反(铁=正;铜=负)。在导线之间也存在第三结(J3),但这并不重要,因为它是两种相同金属的结,它根本不产生与温度相关的电压。该第二电压产生结(J2)的存在有助于说明当整个系统处于室温时电压表记录0伏特的原因:铁 - 铜结点产生的任何电压大小相等且极性相反,导致净(串联 - 总)电压为零。只有当两个结J1和J2处于不同温度时,电压表才会记录任何电压。

咱们可以用数学方式表达这种关系如下:

      V meter = V J1 - V J2

     在测量(J1)和参考(J2)结电压彼此相反的情况下,电压表仅“看到”这两个电压之间的差异。因此,热电偶系统基本上是差分温度传感器。也就是说,它们提供与两个不同点之间的温度差成比例的电输出。由于这个原因,咱们用来测量感兴趣温度的导线接头称为测量接头,而另一个导线(咱们无法从电路中消除)称为参考接点(或冷接点,因为它通常位于冷却温度比过程测量结点)。金莎娱乐官方网站热电偶的大部分复杂性与参考结电压有关,以及当使用热电偶作为测量设备时咱们必须如何处理该(不需要的)电位。对于大多数实际应用,咱们只想测量一个位置的温度,而不是两个位置之间的温度差异,这是热电偶自然的作用。存在许多不同的技术来解决这个问题 - 迫使差分温度传感器像单点温度传感器一样工作 - 咱们将探讨本节中最常用的技术。 员工和工作专业人士都经常发现这种参考交汇点的概念及其影响无休止地混淆。我对困惑的建议是回到前面所示的简单铁铜线电路作为“起点”,然后从第一原理推断出它的行为。咱们知道异种金属结会产生温度电压。咱们也知道,为了制造一个带有铁和铜线的完整电路,在同一电路中的其他地方必须有第二个铁 - 铜结,其极性必然与第一个相反。如果咱们称第一个铁 - 铜结J1和第二结J2,咱们绝对必须得出结论,该电路中电压表记录的净电压将为V J1 - V J2。

      所有热电偶电路无论多么简单或复杂,都具有这种基本特性。精心构建一个由两条不同金属线组成的简单电路,然后进行“思考实验”以了解该电路在相同温度和不同温度下如何与这些电路表现,这是我建议任何人理解热电偶的最佳方式。员工尤其倾向于通过记忆来应对复杂性:承诺记忆短语和公式,如V meter = V J1 - V J2。这是一种糟糕的应对机制,因为它赋予了理解的幻觉而没有任何实质内容。

      真正的秘诀是要知道为什么热电偶电路会起作用,而这只能通过实践推理来实现。在本节的其余部分,咱们将探讨参考结补偿,如何说明热电偶电路中的电压测量,以及如何在温度下模拟热电偶,继续回到这个简单的铁铜线电路,以更新您对热电偶的方式和原因的理解电路表现。如果您理解这一基本概念,其余的将对您有意义。如果你不断发现自己被热电偶电路弄糊涂了,那就意味着你还没有完全理解这个基本电路,你需要回到它并思考它直到你这样做。

2、热电偶类型

      热电偶存在许多不同类型,每种类型都有自己的颜色代码用于异种金属线。下面是一个表格,显示了更常见的热电偶类型及其标准化颜色,以及金属类型的一些显着特征,以便在线材颜色不清晰可见时帮助识别极性:

      S型和B型使用铂或铂 - 铑合金线,不同的合金化区分正极和负极线。有时B型是绿色和红色而不是灰色和红色。请注意每种热电偶类型的负极( - )线是如何用红色标记的。虽然对于熟悉现代电子设备的人来说这似乎是落后的(红色和黑色通常分别代表直流电源的正极和负极),但请记住,热电偶颜色代码实际上早于电子电源线着色!除了具有不同的可用温度范围外,这些热电偶类型在高温下可承受的气氛方面也不同。例如,J型热电偶由于其中一种导线类型是铁,在任何氧化气氛中都会迅速腐蚀。K型热电偶受到还原气氛以及硫和氰化物的攻击。T型热电偶的温度受到铜的氧化(热时非常活泼的金属)的限制,但在较低温度下即使在潮湿时也能很好地经受氧化和还原气氛。关于此表中所示热电偶类型的最后一个注意事项是给出的温度范围是近似值,并且随预期的测量精度而变化。如果热电偶需要一定的最低精度,则可能必须保持在比本表所示的更有限的温度范围内。详情请咨询制造商的数据!


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