6.1.2热电偶的温度补偿（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

● 项目——温度检测 ● 任务——轧钢炉炉内温度检测 1 轧钢炉炉内温度检测 均质导体定律 中间导体定律 中间温度定律 参考电极定律 ► 热电偶的基本定律 ► 热电偶的基本定律 ● 定义：由同一种均质材料（导体或半导体）两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。 1、均质导体定律 热电偶的电势由两个接触电势和两个温差电势构成 由于材料相同，就没有接触电势； 而温差电势为大小相同，方向相反的两个电势，相互抵消，也为零。 轧钢炉炉内温度检测 3 ► 热电偶的基本定律 ● 定义：由同一种均质材料（导体或半导体）两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。 1、均质导体定律 应用 检验两个热电极材料是否相同 检查热电极材料的均匀性 轧钢炉炉内温度检测 4 ► 热电偶的基本定律 ● 定义：在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响。 轧钢炉炉内温度检测 2、中间导体定律 根据这个定律，可以采用任何方式焊接导线，将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量，且不影响测量精度。 5 ► 热电偶的基本定律 ● 定义：热电偶回路两接点（温度为T，T0）间的热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。 轧钢炉炉内温度检测 3、中间温度定律 Tn称中间温度 该定律为使用热电偶分度表提供了依据。 可使用补偿导线使测量距离加长，也可用于消除热电偶自由端温度变化影响。 ● 定义：如果两种导体分别于第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。 4、参考电极定律 6 ► 热电偶的温度补偿方法 热电偶产生的热电势 两端温度 只有将冷端的温度恒定 热电势才是热端温度的单值函数 由于热电偶分度表是以冷端温度为0℃时作出的，因此在使用时要正确反映热端温度，最好设法使冷端温度恒为0℃。但实际应用中，热电偶的冷端通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响，其温度不是恒定不变的。 0℃恒温法 参考端恒温法 电桥补偿法 补偿导线法 ► 热电偶的温度补偿方法——0℃恒温法 ● 将热电偶的参考端置于0℃的恒温容器中（如冰水混合物容器中），从而保证参考端的温度恒为0℃。 ● 这种方法只适用于实验室或精密的温度测量。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管中，侵入同一冰点槽，使相互绝缘。 轧钢炉炉内温度检测 8 轧钢炉炉内温度检测 参考端恒温法 ► 热电偶的温度补偿方法 在实际测量中，要把参考端恒定在0℃常常会遇到困难，因此依据中间温度定律，可以设法使参考端恒定在某一常温Tn下。通常采用恒温器盛装热电偶的参考端，或将参考端置于温度变化缓慢的大油槽中。 ● 电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度不在0℃时引起的热电势变化值，在热电偶与测温仪表之间串接一个直流不平衡电桥，电桥中的R2、R3、R4由电阻温度系数很小的锰铜丝制作，另一桥臂的RC由温度系数很大的铜线绕制， RP为限流电阻，其阻值因热电偶种类而异。电桥的4个电阻均和热电偶冷端处在同一环境温度下。设计时，在0℃下，电桥平衡，电桥对仪表读书没有影响。 ►热电偶的温度补偿方法——电桥补偿法 轧钢炉炉内温度检测 10 ● 当环境温度变化时，冷端温度不为0℃，由于热电偶的热电势随冷端温度的升高而降低， 而RC阻值随环境温度的变化而变化，引起电桥产生不平衡电压，若此时电桥产生的不平衡电压与热电偶的热电势随冷端温度的升高而降低的电压相等，则可以达到自补偿的作用。 ►热电偶的温度补偿方法——电桥补偿法 轧钢炉炉内温度检测 11 ► 热电偶的温度补偿方法——补偿导线法 ● 热电偶的材料通常为贵重金属，从经济的角度考虑，常用廉价的补偿导线来完成这种远距离的连接，所用的连接线称为参考端补偿导线或延长线。 轧钢炉炉内温度检测 ● 所谓补偿导线，实际上是一对材料化学成分不同的导线，在0～150℃温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。 12 轧钢炉炉内温度检测 各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用，不能互换 补偿导线与热电极连接时极性不能接错否则会造成更大的误差 补偿导线与热电偶连接的两个接点必须靠近，使其温度相同不会增加