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鎧裝熱電偶的使用技巧

作者：添加時(shí)間：2013-05-16 08:27:16 瀏覽：

鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn)，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣，作為測(cè)量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用，同時(shí)，亦可以作為裝配式熱電偶的感溫元件。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從0℃~800℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。與裝配式熱電偶相比，鎧裝熱電偶具有可彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間短和堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理
是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測(cè)溫端叫工作端，接線端子端叫冷端，也稱參比端。當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng)，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是，是由導(dǎo)體、高絕緣氧化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管，經(jīng)多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。
特點(diǎn)
鎧裝熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用***廣泛的溫度器件，他的主要特點(diǎn)就是測(cè)溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)有兩種電勢(shì)組成；溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同，而接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí)，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì)，接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。
******上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，******上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其測(cè)量溫度的***低可測(cè)零下270攝氏度，***高可達(dá)1800攝氏度，其中B，R，S屬于鉑系列的熱電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后，經(jīng)過(guò)拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來(lái)進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長(zhǎng)型兩種，延長(zhǎng)導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?，但是?shí)際中，延長(zhǎng)型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。
溫度補(bǔ)償
由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。須***指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使鎧裝熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)須***注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。
測(cè)溫原理
電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體焊接在一起，兩端溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)有熱電勢(shì)產(chǎn)生，因此勢(shì)電偶是通過(guò)測(cè)量電勢(shì)從而測(cè)量溫度的一種感溫原件，它是一種變換器，它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)再由顯示儀表顯示出來(lái)。
熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同成份的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路，如兩接點(diǎn)的溫度不等，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成，焊接的一端叫做測(cè)量端，未焊接的一端叫做參考端，參考端在使用時(shí)通常恒定在一定的溫度(如00C)當(dāng)對(duì)測(cè)量端加熱時(shí)，在接點(diǎn)處有熱電勢(shì)產(chǎn)生。如參考端溫度恒定，其熱電勢(shì)的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測(cè)量端的溫度有關(guān)，而與勢(shì)電偶的精細(xì)和長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。當(dāng)測(cè)量端的溫度改變后，勢(shì)電勢(shì)也隨之改變，并且溫度和熱電勢(shì)之間有一固定的函數(shù)關(guān)系，利用這個(gè)關(guān)系就可以測(cè)量溫度。
測(cè)量范圍
常用的溫度儀表有鎧裝熱電偶。
鎧裝熱電偶：測(cè)量500℃以上的高溫，火電廠種主蒸汽的溫度，過(guò)熱起管壁溫度，高溫?zé)煔鉁囟取Ｌ攸c(diǎn)：
能測(cè)量高溫，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。主要的型號(hào)：分度號(hào)：S或LB-3上限1300℃（短時(shí)1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短時(shí)1800℃）K或EU-2上限1200℃（短時(shí)1300℃）T或CK上限-200～350℃（短時(shí)400℃）E或EA-2上限-200～900℃熱電阻：測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問(wèn)、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄。
鉑熱電阻，***高測(cè)溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：50-150℃Cu50,Cu100。注意：自熱效應(yīng)引起的誤差，Pt工作d電流為小于6mA，遲滯帶來(lái)的影響，熱容量大，充分的熱交換，測(cè)量才準(zhǔn)確。安裝：安裝時(shí)，與被測(cè)介質(zhì)形成逆流，至少成90° 分度號(hào)：S或LB-3上限1300℃（短時(shí)1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短時(shí)1800℃）K或EU-2上限1200℃（短時(shí)1300℃）T或CK上限-200～350℃（短時(shí)400℃）E或EA-2上限-200～900℃：測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問(wèn)、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄。鉑，***高測(cè)溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：
技術(shù)指標(biāo)
不同材料和直徑鎧裝熱電偶型號(hào)、分度號(hào)及推薦使用溫度電極材料
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，熱電偶的輸出值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個(gè)規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需要的時(shí)間，稱為熱響應(yīng)時(shí)間，用τ表示（取50%時(shí)用τ0.5表示）。鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間τ0.5（秒）
注：絕緣電阻用MΩ?m表示，即為常溫絕緣電阻與鎧裝偶長(zhǎng)度的乘積。
例如：1000MΩ?m表示：1m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為
1000MΩ，10m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為100MΩ。
對(duì)于長(zhǎng)度小于1m的鎧裝偶，按1m計(jì)算。
插座式接線盒和帶補(bǔ)償導(dǎo)線的鎧裝熱電偶不在此例。
測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度
熱響應(yīng)時(shí)間
在溫度出現(xiàn)階段變化時(shí),熱電偶的輸出變化至相當(dāng)于該階躍變化的50%所需的時(shí)間稱為熱電響應(yīng)時(shí)間。
鎧裝熱電偶響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于下表數(shù)據(jù)：單位：s
鎧裝熱電偶直徑mm 鎧裝偶工作端形式區(qū)分鎧裝熱電阻響應(yīng)時(shí)間
絕緣式響應(yīng)時(shí)間s 接殼式響應(yīng)時(shí)間s
Ф2.0 0.5 0.4 ------
Ф3.0 1.2 0.6 3.0
Ф4.0 2.5 0.8 5.0
Ф5.0 4.5 1.2 8.0
Ф6.0 6.0 2.0 12.0
Ф8.0 8.0 4.0
熱響應(yīng)時(shí)間，用τ0.5表示。
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間不大于下表的規(guī)定：
熱響應(yīng)時(shí)間τ0.5S 接殼式絕緣式
套管直徑（mm）
2.0 0.4 0.5
3.0 0.6 1.2
4.0 0.8 2.5
5.0 1.2 4.0
6.0 2.0 6.0
8.0 4.0 8.0
形式
露端式：熱響應(yīng)時(shí)間短；適于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣等要求響應(yīng)快的溫度測(cè)量；機(jī)械強(qiáng)度較低。
接殼式：熱響應(yīng)時(shí)間短；公稱壓力大（可達(dá)34MPa）;不適用于有電磁干擾的場(chǎng)合。
絕緣式：熱響應(yīng)時(shí)間較前兩種長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)；抗電磁干擾；在對(duì)熱響應(yīng)時(shí)間無(wú)特殊要求的場(chǎng)合多采用此種形式。
分離式：雙支，避免信號(hào)干擾，其特點(diǎn)同絕緣式。
基本結(jié)構(gòu)
鎧裝熱電偶主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶元件等組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置。安裝固定型式固定裝置是供用戶安裝時(shí)使用。鎧裝熱電偶有：無(wú)固定裝置、固定卡套式，可動(dòng)卡套式，固定法蘭式，可動(dòng)法蘭式五種結(jié)構(gòu)型式。固定卡套式只供一次性固定使用，可動(dòng)卡套式可做多次固定使用。
測(cè)量端(熱端)結(jié)構(gòu)形式
檢定方法
金屬熔體快速鎧裝熱電偶的檢定方法及裝置。該裝置主要由一能容納兩只被測(cè)偶端部石英管的扁加熱線圈、兩只與被測(cè)偶形狀相同的鎧裝熱電偶及相應(yīng)的控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。檢定方法是首先利用兩只校準(zhǔn)熱電偶找出扁加熱線圈中使這兩只校準(zhǔn)偶熱電勢(shì)相同的點(diǎn)，用被檢偶取代其中的一只校準(zhǔn)偶，在其它條件不變的情況下，待被檢偶的讀數(shù)穩(wěn)定后與校準(zhǔn)偶的讀數(shù)相比較即可知被檢偶的量值是否準(zhǔn)確。此方法提供了快速測(cè)溫?zé)犭娕嫉膶?shí)驗(yàn)室檢定手段，可對(duì)快速測(cè)溫?zé)犭娕荚诙鄠€(gè)溫度點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)試并作出全面的評(píng)價(jià)。
其特征在于：a、該裝置是由一扁加熱線圈、一對(duì)