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深圳市奧德賽創(chuàng)精密儀器有限公司
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閱讀：17發(fā)布時(shí)間：2024-9-13
一、溫度與測溫
1. 溫度：是表征物體的冷熱程度的物理量，是七個(gè)基本物理量之一，是物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動的宏觀反映。
2. 溫標(biāo)：即溫度的標(biāo)準(zhǔn)，是溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度，是溫度的數(shù)值表示方法。各種溫度計(jì)的數(shù)值都是由溫標(biāo)決定的。
3. 溫標(biāo)三要素：利用物質(zhì)的“相平衡溫度”為固定點(diǎn)刻在溫度計(jì)上，而固定點(diǎn)之間的溫度值則用理論推導(dǎo)的數(shù)學(xué)公式(又稱內(nèi)插方程)來表達(dá)。溫度計(jì)、固定點(diǎn)、內(nèi)插方程稱為溫標(biāo)三要素。
4. 常用固定點(diǎn)：水0.01℃，錫231.928℃，鋅419.527℃，鋁660.323℃，銅1084.62℃。
5. 華氏溫標(biāo)：1714年，規(guī)定水的凝固點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，將這兩個(gè)固定點(diǎn)之間等分180格，每一格稱為華氏一度，用℉表示。
6. 攝氏溫標(biāo)：1742年，規(guī)定水的凝固點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，將這兩個(gè)固定點(diǎn)之間等分100格，每一格稱為攝氏一度，用℃表示。它是應(yīng)用的一種溫度標(biāo)準(zhǔn)。換算公式：℉=1.8℃+32。
7. 熱力學(xué)溫標(biāo)：1848年英國科學(xué)家開爾文提出了建立在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上的與測溫物質(zhì)性質(zhì)無關(guān)的溫標(biāo)，叫熱力學(xué)溫標(biāo)，用“K”表示。換算公式：℃=K-273.15。
8. 零度：根據(jù)熱力學(xué)第三定律，零度就是理想氣體分子停止無規(guī)則運(yùn)動而處于靜止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)能為零，即“0”K。
9. 國際實(shí)用溫標(biāo)：為了推進(jìn)熱力學(xué)溫標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用，1990年各國科學(xué)家在熱力學(xué)溫標(biāo)的基礎(chǔ)上共同制定了國際實(shí)用溫標(biāo)ITS-90，仍然用“K”表示。我國從1994年1月1日起執(zhí)行ITS-90國際溫標(biāo)。
10. 溫度計(jì)：測量溫度的儀器叫溫度計(jì)，分直接測溫、間接測溫兩類。利用物質(zhì)的熱電特性測溫的叫熱電偶溫度計(jì)(簡稱熱電偶)，利用物體的電阻溫度特性測溫的叫熱電阻溫度計(jì)(簡稱熱電阻)，利用物體的熱膨脹特性測溫的有雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)。間接測溫有輻射溫度計(jì)、遠(yuǎn)紅外溫度計(jì)、光電溫度計(jì)等等。
11. 溫度測量：熱力學(xué)第零定律為溫度測量和檢定提供了理論依據(jù)。大多數(shù)的溫度測量都是采用比較法，根據(jù)熱交換系統(tǒng)的熱平衡點(diǎn)來測量溫度的。
二、熱電偶基礎(chǔ)
1. 熱電效應(yīng)：將兩根不同的導(dǎo)體連接在一起，當(dāng)導(dǎo)體的兩端溫度不一致時(shí)，導(dǎo)體構(gòu)成的回路中就有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫物質(zhì)的熱電效應(yīng)(塞貝克效應(yīng))。熱電特性是物質(zhì)普遍具有的一種物理特性。
2. 熱電偶：以測量熱電動勢的方法來測量溫度的一對金屬導(dǎo)體。注意是兩根不同的均質(zhì)導(dǎo)體，且只有熱電特性曲線線性好、穩(wěn)定性好、熱電勢率較大、耐蝕性好的一對金屬導(dǎo)體才可用于熱電偶。
3. 熱電極：構(gòu)成熱電偶的兩根金屬導(dǎo)體叫熱電極，其中一根叫正極，另一根叫負(fù)極。
4. 測量端與參比端：熱電偶的焊接端叫測量端，也叫熱端，另一端用于連接顯示儀叫參比端，也叫冷端。
5. 熱電動勢：熱電偶回路中由于測量端和參比端溫度不一致時(shí)所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電動勢，包括溫差電勢和接觸電勢兩部份。當(dāng)參比端溫度恒定時(shí)，熱電偶的熱電動勢大小與測量端溫度一一對應(yīng)。
6. 熱電勢率：指溫度每變化1℃引起熱電偶的熱電動勢的變化值，又稱“塞貝克系數(shù)”，單位為μV/℃。溫度需換算成熱電動勢才能進(jìn)行運(yùn)算。
7. 熱電偶的基本定律：均質(zhì)導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律、連接導(dǎo)體定律、參考電極定律。
8. 熱電偶起源：基于1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)的熱電效應(yīng)，1826年貝克雷爾首先根據(jù)熱電效應(yīng)來測量溫度。
9. 分度號：對熱電特性在一定范圍內(nèi)一致的一個(gè)類別的熱電偶的命名符號。熱電極化學(xué)成分相同的兩支熱電偶，其分度號相同。
10. 分度表：每類分度號的熱電偶在每攝氏度對應(yīng)的熱電動勢的數(shù)據(jù)表，叫熱電偶分度表。
11. 熱電偶的結(jié)構(gòu)：兩端五部，熱電偶三要素
12. 裝配熱電偶：熱電偶偶絲、絕緣材料、保護(hù)套管經(jīng)過裝配而成，并可拆卸的熱電偶。
13. 鎧裝熱電偶：熱電偶偶絲采用氧化鎂粉絕緣，將偶絲、絕緣材料、保護(hù)套管組裝在一起，反復(fù)拉拔縮徑，加工成一體化的細(xì)長的不可拆卸的熱電偶電纜，再分剪成需要的長度，制作測量端和接線端，即成為鎧裝熱電偶。
三、熱電偶選型基礎(chǔ)
1. 熱電偶分類：按結(jié)構(gòu)分為裝配熱電偶、鎧裝熱電偶;按熱電特性，現(xiàn)有10個(gè)已標(biāo)準(zhǔn)化的分度號和其它具有專門用途的非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶;按對數(shù)分單支、雙支、多支熱電偶;按熱電極的資源狀況，有貴金屬熱電偶和廉金屬熱電偶;按用途，有真空專用熱電偶、高溫耐磨熱電偶等等。熱電偶產(chǎn)品名稱一般含有結(jié)構(gòu)特征、分度號、對數(shù)等多種分類含義，如鎧裝K型雙支熱電偶。
2. 熱電偶的使用溫度：
名義使用溫度：熱電偶分度表的分度范圍。
使用溫度：在構(gòu)成熱電偶的偶絲、絕緣材料和保護(hù)套管中，取各自的耐溫值中的值作為該熱電偶的使用溫度。一般指短期極限使用溫度。
推薦使用溫度：根據(jù)熱電偶的使用溫度，結(jié)合熱電偶的直徑、長度、介質(zhì)特性等因素對熱電偶的影響，確定的長期使用溫度。
3. 熱電偶的精度：指具體一支熱電偶的熱電特性與該類熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)分度表的符合程度，又叫允差(允許偏差)。熱電偶的允差標(biāo)準(zhǔn)只與分度號有關(guān)，與結(jié)構(gòu)形式無關(guān)。熱電偶允差等級有I、II、III級。
4. 絕緣型與接地型：接地型熱電偶是指在測量端把偶絲與外套管連通，但在其它部位，偶絲與套管的絕緣要求與絕緣型熱電偶一樣。絕緣材料的性能對熱電偶的測溫精度和使用壽命起著決定性作用，絕緣失效是熱電偶損壞的主要形式之一。鎧裝熱電偶室溫絕緣電阻應(yīng)大于1000 MΩ.m，裝配熱電偶室溫絕緣電阻應(yīng)大于100 MΩ.m。絕緣電阻還與長度和溫度有關(guān)。
5. 鎧裝熱電偶的性能特點(diǎn)：鎧裝熱電偶相對于裝配熱電偶具有直徑小、密封性好、可彎曲、熱響應(yīng)快、可靠性高、成本低、可批量生產(chǎn)、安裝使用方便等特點(diǎn)，但機(jī)械強(qiáng)度和長期耐用性比裝配熱電偶略差。鎧裝熱電偶在大多數(shù)場合都可以代替裝配熱電偶使用，有很多的廠家用鎧裝偶作為裝配偶的芯子來改造裝配熱電偶。
6. 補(bǔ)償導(dǎo)線：在一定溫度范圍內(nèi)(-20～200℃)，具有與所連接的熱電偶的熱電特性相同的一對相互絕緣的導(dǎo)線，其作用是補(bǔ)償熱電偶接線端至顯示控制儀表之間的溫差所產(chǎn)生的熱電動勢。補(bǔ)償導(dǎo)線根據(jù)線芯材質(zhì)分為補(bǔ)償型和延長型，根據(jù)使用溫度分為普通型和耐熱型，根據(jù)補(bǔ)償精度分為普通型和精密型。
7. 溫度變送器：將熱電偶輸出的非線性毫伏信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(4~20mA)輸出的裝置叫熱電偶溫度變送器。將溫度變送器裝配在熱電偶的接線盒內(nèi)，即構(gòu)成帶熱電偶的一體化溫度變送器。
相關(guān)問答：
問：熱電偶是什么?
答：熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路時(shí)，當(dāng)兩結(jié)合點(diǎn)熱電偶溫度不同時(shí)，就會在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。
如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時(shí)，顯示儀表將會指示出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢所對應(yīng)的溫度值。熱電偶的熱電動熱將隨著測量端溫度升高而增長，它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關(guān)，與熱電極的長度、直徑無關(guān)。
各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。
問：怎樣區(qū)別熱電偶正負(fù)極?
答：熱電偶的正負(fù)極有明顯的顏色區(qū)分。綠色的為正極，灰色的是負(fù)極。
K型熱電偶具有線性度好、熱電動勢較大、靈敏度較高、穩(wěn)定性和均勻性好、抗氧化性能強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性、惰性氣氛中。K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中和真空中。
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