熱電偶:如果兩種不同成分的均質(zhì)導體形成回路,直接測溫端叫測量端,接線端子端叫參比端,當兩端存在溫差時,就會在回路中產(chǎn)生熱電流,那么兩端之間就會存在Seebeck熱電勢,這種物理現(xiàn)象稱為塞貝克效應或熱電效應。熱電勢隨著測量端溫度升高而增加,熱電勢的大小只和熱電偶導體材質(zhì)以及兩端溫差有關,和熱電偶導體材質(zhì)的長度、直徑無關。
分度號
熱電阻(偶)的輸出電阻(勢)和溫度的對應關系稱為熱電阻(偶)的分度。
熱電偶
按IEC584-1,584-2國際標準, S、B、R、K、N、E、T、J八種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶。
S/ B /R
高溫下物理化學性能穩(wěn)定,測溫準確度高,具有良好的抗氧化性能,可在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用。不適宜在還原氣氛或含金屬蒸汽、真空的條件下使用。對沾污非常敏感。選擇低鐵高純氧化鋁作為絕緣材料或保護管比較合適。
K
測溫范圍寬,為-270~1300°C,溫度和熱電勢關系近似線性。具有良好的抗氧化性能,可以在氧化性氣氛或惰性氣氛中連續(xù)使用。不適宜在真空、含碳、含硫氣氛中使用。價格便宜。
N
具有K偶相近的特點和熱電特性,但具有比K偶更優(yōu)良的抗氧化性和高溫穩(wěn)定性。常用溫度范圍650~1200°C。
E
測溫范圍-200~900°C,具有良好的穩(wěn)定性、均勻性和適宜的導熱系數(shù),熱電勢率在熱電偶中最高,適宜于低溫使用。常用于氧化性和輕微還原性或惰性氣氛中,不適宜在強還原性及含硫、碳和鹵族元素的氣氛中使用。
T
測溫范圍-270~400°C,常用-200~350°C,特點是熱電性能好,電勢與溫度關系近似線性,熱電勢值大、靈敏度高、復制性好,是一種準確度高的廉金屬熱電偶??梢栽谶€原性、氧化性、惰性氣氛及真空中使用。
J
測溫范圍-40~750°C,具有穩(wěn)定性好,靈敏度高,價格低廉等優(yōu)點。主要用于還原性氣氛,能耐氫氣及一氧化碳氣體腐蝕。也可用于氧化性氣氛,但正極為純鐵,氧化速度快。不能在高溫(540°C以上)含硫氣氛中使用。
熱電偶物理化學性質(zhì)
熱電偶名稱 |
分度號 |
熱電極化學成分 |
熔點(℃) |
測溫范圍(℃) |
推薦使用溫度范圍(℃) |
鉑銠10-鉑 |
S |
Pt 90%;Rh 10%(SP) |
1850 |
0~1600 |
1000~1300 |
Pt 100%(SN) |
1769 |
||||
鉑銠13-鉑 |
R |
Pt 87%;Rh 13%(RP) |
1860 |
0~1600 |
900~1300 |
Pt 100%(RN) |
1769 |
||||
鉑銠30-鉑銠6 |
B |
Pt 70%;Rh 30%(BP) |
1927 |
0~1800 |
1300~1600 |
Pt 94%;Rh 6%(BN) |
1826 |
||||
鎳鉻-鎳硅 |
K |
Ni 90~91%;Cr 9~10% (KP) |
1427 |
-270~1300 |
-200~1200 |
Ni 97~98%;Si 2~3% (KN) |
1399 |
||||
鎳鉻-銅鎳(康銅) |
E |
Ni 90%;Cr 10%(EP) |
1429 |
-200~900 |
-200~750 |
Cu 55%;Ni 45% (EN) |
1222 |
||||
鐵-銅鎳(康銅) |
J |
Fe 100%(JP) |
1492 |
-40~750 |
-40~750 |
Cu 55%;Ni 45%(JN) |
1222 |
||||
銅-銅鎳(康銅) |
T |
Cu 100%(TP) |
1084.62 |
-200~400 |
-200~350 |
Cu 55%;Ni 45%(TN) |
1222 |
||||
鎳鉻硅-鎳硅鎂 |
N |
Ni 84.4%;Cr 14.2%;Si 1.4%(NP) |
1420 |
-270~1300 |
650~1200 |
Ni 95.5%;Si 4.4%;Mg 0.1%(NN) |
1330 |
精度
溫度傳感器的精度主要由元件材料本身物理化學性質(zhì)及其制造工藝決定。并會隨時間有所漂移。
工業(yè)溫度傳感器已經(jīng)建立了嚴格的精度標準規(guī)范,這些規(guī)范詳細闡明了傳感器制造時的初始性能。在使用過程中,時間、溫度、環(huán)境和工作條件等都會引起傳感器精度的變化。同時,整個系統(tǒng)的精度還跟相關儀器和裝置的參數(shù)有關。
熱電偶的允差(參比端為0℃)
分度號 |
允差(℃)/ 溫度范圍 |
||
Ⅰ級 |
Ⅱ級 |
Ⅲ級 |
|
S R |
±1℃ / 0~1100℃ |
±1.5℃ / 0~600℃ |
-/- |
±[1 0.003(t-1100)] ℃ / 1100~1600℃ |
±0.25%t / 600~1600℃ |
-/- |
|
B |
-/- |
±0.25%t / 600~1700℃ |
±4℃ / 600~800℃ |
-/- |
-/- |
±0.5%t / 800~1700℃ |
|
K N |
±1.5℃ / -40~375℃ |
±2.5℃ / -40~333℃ |
±2.5℃ / -167~40℃ |
±0.4%t / 375~1000℃ |
±0.75%t / 333~1200℃ |
±1.5%|t| / -200~-167℃ |
|
E |
±1.5℃ / -40~375℃ |
±2.5℃ / -40~333℃ |
±2.5℃ / -167~40℃ |
±0.4%t / 375~800℃ |
±0.75%t / 333~900℃ |
±1.5%|t| / -200~-167℃ |
|
J |
±1.5℃ / -40~375℃ |
±2.5℃ / -40~333℃ |
-/- |
±0.4%t / 375~750℃ |
±0.75%t / 333~750℃ |
-/- |
|
T |
±0.5℃ / -40~125℃ |
±1℃ / -40~133℃ |
±1℃ / -67~40℃ |
±0.4%t / 125~250℃ |
±0.75%t / 133~350℃ |
±1.5%|t| / -200~-67℃ |
溫度傳感器的結構及安裝固定方式會影響其響應時間、使用溫度范圍、環(huán)境、壽命等。
接點形式
熱電偶
露端式(E) |
熱電偶測量端偶絲直接暴露于工作環(huán)境中,絕緣層開口密封以防止液體或氣體滲透。這樣結構的熱電偶響應速度最快,但測量端容易受腐蝕和機械損壞。 |
接殼式(G) |
傳感器外殼與偶絲焊接在一起,形成完全密封的一體化接點。工作于液體、氣體、高壓以及腐蝕性環(huán)境中。響應時間接近于露端式熱電偶。 |
絕緣式(U) |
測量端接點與外殼絕緣。適用于外部電干擾和溫度變換頻率大的場合。響應時間三種接點形式中最長。 |
雙支絕緣式(W) |
等同于雙支獨立絕緣式熱電偶制造在一根鎧裝金屬管里。 |
雙支公共端式(V) |
等同于雙支熱電偶制造在一根鎧裝金屬管里。但有公共端,相當于兩組熱電偶信號有一個公用輸出端。適用于接殼式和絕緣式。 |
一般來說,接殼式形式具有良好的性能和可靠性,在一般測量中應用最廣;絕緣式形式通過導線屏蔽層與外殼的連接,形成整個傳感器屏蔽,可以有效避免傳感器、儀表和電源引入的干擾。
保護管
保護管的作用是為了保護溫度傳感器感溫元件,不使其與被測介質(zhì)直接接觸,避免或減少有害介質(zhì)的侵蝕,火焰和氣流的沖刷和輻射,以及機械損傷。同時還起著固定和支撐傳感器感溫元件的作用。
在輕微腐蝕和一般工業(yè)應用中,304和316(316L)是用得最為廣泛的不銹鋼保護管材料,在我國由于考慮成本,321不銹鋼也被大量使用。不銹鋼保護管通常使用在900℃以下,現(xiàn)在部分國外產(chǎn)品也能用到1150℃。900℃以上一般使用非金屬材料保護管。
常用不銹鋼材料化學成分
中國 |
日本 JIS |
美國 AISI |
化學成分% |
|||||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ni |
Cr |
其它 |
|||
00Cr18Ni10 |
SUS304L |
304L |
≤0.03 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.035 |
≤0.03 |
8-12 |
18-20 |
|
0Cr18Ni9 |
SUS304 |
304 |
≤0.07 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.035 |
≤0.03 |
8-11 |
17-19 |
|
0Cr18Ni10Ti (1Cr18Ni9Ti) |
SUS321 |
321 |
≤0.12 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.035 |
≤0.03 |
8-11 |
17-19 |
Ti:5(C%-0.02) -0.08 |
00Cr17Ni14Mo2 |
SUS316L |
316L |
≤0.03 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.035 |
≤0.03 |
12-15 |
16-18 |
Mo:2-3 |
1Cr18Ni12Mo2Ti |
316 |
≤0.08 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.035 |
≤0.03 |
11-14 |
16-19 |
Mo: 1.8-2.5 |
|
0Cr25Ni20 (1Cr25Ni20Si2) |
SUS310s |
310s |
≤0.08 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.035 |
≤0.03 |
19-22 |
24-26 |
Ti: 5xC%-0.07 |
GH3030 |
≤0.12 |
≤0.80 |
≤0.70 |
≤0.03 |
≤0.02 |
其余 |
19-22 |
Fe:≤1.5 |
常用不銹鋼保護管特性
鋼號 |
使用溫度℃ |
特性 |
321 |
-200—900 |
奧氏體不銹耐酸鋼,耐熱、抗氧化。通常作為一般耐熱鋼使用 |
304 304L |
-200—900 |
奧氏體不銹耐酸鋼,低碳含量,具有良好耐晶間腐蝕性。通常作為耐熱鋼使用 |
316 316 L |
-200—900 |
奧氏體不銹鋼耐酸鋼,低碳含量,具有良好耐晶間腐蝕性,耐熱、抗無機酸、有機酸、堿和海洋大氣中的耐蝕。作為耐腐蝕鋼使用 |
310s |
-200—1000 |
鐵系體形高鉻不銹鋼,耐熱,在800℃空氣冷卻狀態(tài)下有良好抗晶間腐蝕性,在1000℃、1100℃有良好的抗氧化性。具有高溫抗氧化性,耐腐蝕性。通常作為耐熱鋼使用 |
GH3030 |
0—1100 |
鎳基耐高溫抗腐蝕合金鋼,高溫強度高,具有優(yōu)良的抗腐蝕性能,抗氧化性能,對各種廢氣、堿性溶液和大多數(shù)有機酸及人合物有很高的抗腐蝕抗力。通常作為耐熱鋼使用 |
常用非金屬材料保護管種類及特性
材質(zhì) |
代碼 |
化學成分% |
常用溫度℃ |
最高使用溫度℃ |
特性 |
石英 |
QT |
SiO2 |
1000 |
1100 |
耐熱沖擊性好,但強度低,耐酸性強,耐堿性差,在H2及還原性氣體中氣密性差。 |
粘土質(zhì)瓷管 高鋁質(zhì)瓷管 剛玉質(zhì)瓷管 |
CB3 CB2 CB1 |
Al2O3 99.5 |
1000 1400 1600 |
1500 1800 |
Al2O3的純度越高,其高溫強度、電絕緣性能、耐磨性能越好,在氧化性或還原性氣氛中,也可用到很高的溫度。 |
氧化鎂 |
MgO 97 |
1800 |
MgO易水解。在高溫下燒成的高密度材料,耐無機鹽及氧化性氣體腐蝕。 |
||
氧化鋯 |
ZR |
ZrO2 94 CaO 6 |
1800 |
2400 |
在高溫下難與氧化性、中性物質(zhì)反應,但受堿性氧化物腐蝕。 |
響應時間
在溫度出現(xiàn)階躍變化時,溫度傳感器的輸出變化至量程變化的50%所需要的時間稱為熱響應時間,用τ0.5表示。影響τ0.5的因素與保護管材料、直徑、壁厚有關,而且還與其結構形式、安裝方法、置入深度以及被測介質(zhì)的流速、種類有關。
絕緣電阻
常溫絕緣電阻的試驗電壓可取直流10~100V任意值,環(huán)境溫度在15~35℃范圍內(nèi),相對濕度應不大于80%,常溫絕緣電阻值應大于100MΩ。
公稱壓力
一般是指在常溫下,保護管所能承受的不至破裂的靜態(tài)外壓,試驗壓力一般采用公稱壓力的1.5倍。
引入誤差
溫度傳感器在測量過程中的主要誤差來源有::傳感器對分度表的誤差;絕緣不良引起的誤差;線路電阻引起的誤差;測量儀表的誤差以及傳熱誤差、動態(tài)相應誤差、干擾誤差等。對于熱電偶來說還有參考端溫度變化引起的誤差;補償導線的誤差等。其中有些誤差是在一定條件下才會出現(xiàn),而且通過一定措施是可以消除的。
溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。熱電阻和熱電偶是工業(yè)界應用最為廣泛的溫度檢測器件。
熱電偶由于構造簡單、適用溫度范圍廣、使用方便、承受熱以及機械沖擊能力強以及響應速度快等特點,常用于工業(yè)中高溫區(qū)域的溫度測量。但其靈敏度比較低,容易受到環(huán)境干擾信號的影響,也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,因此不適合測量微小的溫度變化。
熱電偶通常應用于溫度高、振動沖擊大等惡劣環(huán)境以及適合于微小結構測溫場合。
熱電偶系列 |
熱電偶簡介 |
STTT-V |
STTT-V系列熱電偶溫度傳感器用外帶絕緣的熱電偶絲材焊接而成,是測溫產(chǎn)品里結構最為簡單的一種,響應速度極快,適用于醫(yī)療,暖通,制冷,環(huán)境實驗等領域的快速溫度測量 |
STTT-R |
STTT-R系列熱電偶溫度傳感器采用不銹鋼外殼封裝,內(nèi)部填充導熱材料和密封材料灌封而成,尺寸小巧,適用于儀器儀表,精密恒溫設備等溫度的測量 |
STTT-S |
STTT-S系列熱電偶溫度傳感器適用于金屬設備表面和內(nèi)部溫度的測量,安裝簡單方便 |
STTT-T |
STTT-T系列熱電偶溫度傳感器采用不銹鋼外殼或鎧裝絲材焊接封裝而成,尺寸小巧,安裝方便,適用于精密儀器、恒溫設備、流體管道等溫度的測量 |
STTT-C1 |
STTT-C1系列熱電偶溫度傳感器使用標準航插連接器,方便現(xiàn)場連接及維護,適用于精密儀器、便攜式儀表等溫度的測量使用 |
STTT-H |
STTT-H系列熱電偶溫度傳感器采用不銹鋼鎧裝絲材焊接封裝而成,適用于水溫、氣溫、暖通空調(diào)等領域的溫度測量 |
STTT-F |
STTT-F系列熱電偶溫度傳感器采用金屬外殼封裝,內(nèi)部填充導熱材料和密封材料灌封而成,適用于物體表面溫度的測量 |
STTT-A |
STTT-A系列熱電偶溫度傳感器帶有彈簧頂緊結構,使測溫面和被測對象緊密接觸,測溫迅速準確,廣泛應用于塑料機械、模具、軸承等溫度的測量 |
STTT-B |
STTT-B系列熱電偶溫度傳感器采用不銹鋼外殼封裝,頂部為鋁質(zhì)防水接線盒,廣泛應用于電力、石化、烘爐,塑料化纖等大型機械設備的溫度測量 |
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應。兩種不同成份的均質(zhì)導體為熱電極,溫度...
熱電偶溫度傳感器報價參考如下: 優(yōu)利德UT321 ,報價407.00; ?? ?? ?? 鑫思特四通道測...
一般而言,比較常用的熱電阻為鉑熱電阻,型號為Pt100,其他如Cu50等使用量小一些。熱電阻是根據(jù)測溫電阻大小隨溫度變化而變化的原理測量的,接線時有一個導線端電阻補償,即常見的三線接法,有正負端分別,...
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熱電偶溫度傳感器工作原理 熱電偶是一種感溫元件,是一次儀表。它直接測量溫度,并把溫度信號轉(zhuǎn) 換成熱電動勢信號 , 通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電 偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路 ,當兩端存在溫度梯 度時 ,回路中就會有電流通 過,此時兩端之間就存在電動勢熱電動勢,這就是 所謂的塞貝克效應。兩種不同成份的均質(zhì)導體為熱電極,溫度較高的一端為工 作端,溫度較低的一端為自由 端,自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù) 熱電動勢與溫度的函數(shù)關系 , 制成熱電偶分度表 ; 分度表是自由端溫度在 0℃時 的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。 在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時,只要該材料兩個接點的溫度相同, 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因 此,在熱電偶測溫時,可接入測量儀表, 測得熱電動勢后,即可知道被測介 質(zhì)的溫度
WR系列熱電偶概述
裝配熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。 可選型號
溫度傳感器是最早開發(fā),應用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。 ?從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下,本世紀相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應,根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律,相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器?!?/p>
溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種,現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小,這樣更加讓它廣泛應用在生產(chǎn)實踐的各個領域中,也為人們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。
溫度傳感器有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。
光纖溫度傳感器的種類很多,除了以上所介紹的熒光和分布式光纖溫度傳感器外,還有光纖光柵溫度傳感器、干涉型光纖溫度傳感器以及基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器等等,由于其種類很多,應用發(fā)展也很廣泛,例如,應用于電力系統(tǒng)、建筑業(yè)、航空航天業(yè)以及海洋開發(fā)領域等等。
分布式光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展
光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)的應用中得到發(fā)展,由于電力電纜溫度、高壓配電設備內(nèi)部溫度、發(fā)電廠環(huán)境的溫度等,都需要使用光纖傳感器進行測量,因此就促進了光纖傳感器的不斷完善和發(fā)展。尤其是分布式光纖溫度傳感器得到了改善,經(jīng)過在電力系統(tǒng)行業(yè)的應用,從而使其接收信號和處理檢測系統(tǒng)的能力都得到了提升。
光纖光柵溫度傳感器在建筑業(yè)的發(fā)展
光纖光柵溫度傳感器由于其較高的分辨率和測量范圍廣泛等優(yōu)點,被廣泛應用于建筑業(yè)溫度測量工作中。西方很多發(fā)達國家都已普遍采用此系統(tǒng),進行建筑物的溫度、位移等安全指標的測試工作,例如,美國墨西哥使用光柵溫度傳感器,對高速公路上橋梁的溫度進行檢測。通過廣泛使用,光柵溫度傳感器所存在的問題,如:交叉敏感的消除、光纖光柵的封裝等都得到了解決,因而此系統(tǒng)得到了完善。
航空航天業(yè)中的應用發(fā)展
航空航天業(yè)使用傳感器的頻率較高,包括對飛行器的壓力、溫度、燃料等各方面的檢測,都需要使用光纖溫度傳感器進行檢測,并且所使用到的傳感器數(shù)量多達百個,所以對傳感器的大小和重量要求很嚴格。因此,基于航空航天業(yè)對傳感器的要求,光纖溫度傳感器的體積、重量規(guī)格方面都經(jīng)過了調(diào)整。