热电偶是一种常用的温度测量装置,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号。通过温度变送器将热电动势信号转换成标准的4-20mA信号,然后引入到控制系统中,用于显示和记录温度。
选择合适的热电偶类型对于温度测量的准确性至关重要。不同类型的热电偶适用于不同的温度范围和应用环境。以下是一些常见的热电偶类型及其特点:
K型热电偶是常用的热电偶类型之一,适用于-200℃至+1372℃的温度范围。它具有较高的测量和良好的耐腐蚀性能,广泛应用于工业过程控制和实验室测量。
J型热电偶适用于-210℃至+1200℃的温度范围。它与K型热电偶相比,对腐蚀性气体的稳定性更好,适用于一些特殊环境下的测量。
T型热电偶适用于-200℃至+350℃的温度范围。它具有较高的稳定性和良好的线性特性,在低温测量和精密实验中应用广泛。
E型热电偶适用于-200℃至+900℃的温度范围。它具有较高的耐腐蚀性和较低的冷端温漂,常用于化学工业和食品加工等领域。
除了上述常见的热电偶类型外,还有S型、R型、B型等高温热电偶,以及N型和C型等特殊应用热电偶。选择适合特定应用环境和温度范围的热电偶类型,可以提高温度测量的准确性和稳定性。
在选择热电偶类型之前,需要确定热电偶的冷端温度。因为热电势只有在冷端温度恒定时,才能对应准确的测量温度。在实际使用中,热电偶放置在现场设备上,冷端暴露于环境中,冷端温度不是恒定的。为了确保测量准确性,需要采取合适的校正方法,如冰浴法或冷端温度校正法。
冰浴法是一种常用的校正方法,适用于实验室环境。它通过将热电偶的冷端温度恒定在0℃,使热电势与温度之间存在准确的线性关系。冰浴法成本较高且操作复杂,通常在精密实验中使用。
冷端温度校正法适用于一般现场测量。当冷端温度无法恒定为0℃时,可以通过测量冷端温度并根据热电偶参数表进行校正,以准确计算出温度值。冷端温度校正法操作简单,适用性广泛。
热电偶的输出是以毫伏(mV)为单位的热电动势信号,需要将其转换为温度值进行实际应用。
将热电偶冷端温度测量出的毫伏值与热电偶的毫伏值相加,然后根据热电偶参数表进行温度换算,即可得到对应的温度值。
根据实际温度和冷端温度分别查找热电偶参数表中对应的毫伏值,相减得到温度差值,然后加上冷端温度对应的毫伏值,即可得到该温度对应的热电动势。
根据热电偶的参数表可以找到热电偶与热电势的对应关系公式。这些公式通常是超越函数,难以直接计算。可以使用小二乘法寻找近似多项式,从而计算出热电势与温度之间的关系。
为了减小热电偶测温误差,需要选择合适的补偿导线。补偿导线是一对带有绝缘层的导线,其热电特性与配用的热电偶相同。正确连接补偿导线与热电偶可以将参比端的温度延伸至冷端,从而提高测量的性。
数显温度计是一种常见的温度测量仪表,可以与各种类型的热电偶配合使用。通过将热电偶与数显温度计连接,并进行相应的校准和配置,即可实现温度的准确测量和显示。
在温度测量中选择正确的热电偶类型至关重要,根据不同的温度范围和应用环境选择合适的热电偶类型。确定冷端温度,并选择合适的校正方法和补偿导线,可以提高测量准确性。同时,合理配置和使用数显温度计,可以实现方便、准确的温度测量。