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关于热电偶和RTD基础常识的应用详谈

来源:发表时间:2019-01-04


热电偶

      金莎娱乐官方网站热电偶是温度传感器。它们的工作原理是,当热电偶的两端处于不同的温度时,两种不同金属(形成闭合电路)的连接产生可测量的电压(电动势)(见图1)。由于热电偶结构简单且可靠性优越,因此它们已被广泛用作工业温度传感器。此外,将测量仪器(记录仪,DCS,PLC等)连接到电路的一端可以测量电位差(电磁力)(见图2)。


      金莎娱乐官方网站有许多类型的热电偶可以测量不同的温度范围。具有优异特性的常用类型已经通过JIS,IEC标准等标准化。以下总结了典型的热电偶类型(通常用符号表示)及其特征(优点和缺点)。

热电偶的优点和缺点


      金莎娱乐官方网站热电偶由连接在一起的至少两种金属组成,以形成两个连接点。一个连接到要测量其温度的物体; 这是热点或测量点。另一个连接点连接到已知温度的物体上; 这是冷或参考结。因此,热电偶参照另一个身体的已知温度测量身体的未知温度。

工作准则

      金莎娱乐官方网站热电偶的工作原理基于Seebeck,Peltier和Thomson发现的三种效应。它们如下:

      1)塞贝克效应:塞贝克效应表明,当两个不同或不同的金属在两个结处连接在一起时,在两个结处产生电动势(emf)。对于不同的金属组合,产生的电动势的量是不同的。

      2)珀耳帖效应:根据珀耳帖效应,当两种不同的金属连接在一起形成两个结时,由于电路的两个结的温度不同,在电路内产生电动势。

      3)汤姆逊效应:根据汤姆逊效应,当两种不同的金属连接在一起形成两个结时,由于沿着电路内导体的整个长度的温度梯度,电路内存在电位。

      在大多数情况下,汤姆森效应所表明的电动势非常小,可以通过适当选择金属来忽略它。珀耳帖效应在热电偶的工作原理中起着重要作用。

热电偶:工作原理

      金莎娱乐官方网站热电偶工作的一般电路如图所示。它由两种不同的金属A和B组成。它们连接在一起形成两个连接点p和q,它们分别保持在温度T 1和T 2。请记住,如果没有两个连接点,则无法形成热电偶。由于两个结保持在不同的温度,Peltier电动势在电路内产生,它是两个结温度的函数。


      如果两个结的温度相同,则在两个结处将产生相等且相反的电动势,并且流过结的净电流为零。如果结点保持在不同的温度,则电动势将不会变为零,并且将有一个净电流流过电路。流过该电路的总电动势取决于电路中使用的金属以及两个结的温度。通过合适的装置可以容易地测量总电动势或流过电路的电流。

      用于测量电流或电动势的装置连接在热电偶的电路内。它测量流过电路的电动势的数量,因为两种不同金属的两个结保持在不同的温度。示出了热电偶的两个结和用于测量电动势(电位计)的装置。

现在,参考结的温度已知,而测量结的温度未知。从热电偶电路获得的输出直接针对未知温度进行校准。因此,从热电偶电路获得的电压或电流输出直接给出未知温度的值。


电阻温度探测器

      金莎娱乐官方网站电阻温度检测器(RTD)是温度传感器。它们的工作原理是金属的电阻率与其温度成比例地增加。金莎娱乐官方网站RTD使用铂(Pt)作为电阻温度传感元件,具有良好的温度特性并且线性且稳定。在各种类型的温度传感器中,金莎娱乐官方网站RTD以其高精度被广泛使用。特别是,Pt100(0°时的电阻值为100欧姆)在全世界范围内广受欢迎。镍和铜也用于RTD。热敏电阻用作电阻器。三种接线技术可供选择:双线,三线和四线。




      此外,测量仪器侧的测量电路根据每种布线技术而不同。下图说明了工业测量中最常用的三线技术的原理,以及用于精密测量的四线技术。

a)三线技术的原理


      r1和r2的引线电阻完全匹配,因此在桥式电路中被抵消。因此,即使Rt和测量仪器之间的引线更长,也可以保持三条引线的电阻低且均匀,从而可以在几乎没有误差的情况下进行温度测量。

b)四线技术的原理


      恒定电流通过r1和r4,并在RTD的端子处测量电压,这不受测量中引线电阻的影响。因此,该系统允许精确的温度测量。如果将四线技术的RTD连接到三线技术的测量仪器,则禁用四线技术中的一个RTD引线可提供简单的温度测量配置。在这种情况下,需要以与三线技术相同的方式保持三个引线的电阻低且均匀。未使用的导线必须端接(绝缘),以避免噪音等影响。


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