熱電偶測量溫度時要求其冷端(測量端為熱端,通過引線與測量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時,冷端的(環(huán)境)溫度變化,將影響嚴(yán)重測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。
熱電偶的冷端補(bǔ)償通常采用在冷端串聯(lián)一個由熱電阻構(gòu)成的電橋。電橋的三個橋臂為標(biāo)準(zhǔn)電阻,另外有一個橋臂由(銅)熱電阻構(gòu)成。當(dāng)冷端溫度變化(比如升高),熱電偶產(chǎn)生的熱電勢也將變化(減小),而此時串聯(lián)電橋中的熱電阻阻值也將變化并使電橋兩端的電壓也發(fā)生變化(升高)。如果參數(shù)選擇得好且接線正確,電橋產(chǎn)生的電壓正好與熱電勢隨溫度變化而變化的量相等,整個熱電偶測量回路的總輸出電壓(電勢)正好真實(shí)反映了所測量的溫度值。這就是熱電偶的冷端補(bǔ)償原理。
但熱電阻是不需要冷端補(bǔ)償?shù),因(yàn)樗^的“冷端補(bǔ)償”是指熱電偶得熱電勢是以0度為標(biāo)準(zhǔn)測量,它不需要激勵源。而儀表在室溫端,這樣對于熱電偶來講,它就不是以0度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量了,這樣就測不準(zhǔn)。所以在儀表的電路里,一般都要有冷端補(bǔ)償電路。
熱電阻與熱電偶得測溫原理不一樣,它是靠自身阻值隨溫度變化而變化的原理測溫,我們給鉑電阻一個電流激勵,直接讀出兩端電壓,與儀表所在環(huán)境溫度幾乎沒有關(guān)系。如果采用四線制測量,儀表與傳感器的距離還可以更遠(yuǎn)。
熱電偶保護(hù)管
熱電偶保護(hù)管是保護(hù)熱電偶芯的套管。
1、熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,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。
2、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,通過補(bǔ)償導(dǎo)線和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
溫度測量應(yīng)用中有多種類型的變送器,熱電偶是常用的一種溫度傳感器,它可廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)各個溫控領(lǐng)域。它與RTD、電熱調(diào)節(jié)器、溫度檢測集成電路(IC)相比,熱電偶傳感器能夠檢測更寬的溫度范圍,具有較高的性價比。另外,熱電偶的牢固、可靠性和快速響應(yīng)時間使其成為各種工作環(huán)境下的。當(dāng)然,熱電偶在溫度測量中也存在一些缺陷,例如,線性特性較差。雖然它們與RTD、溫度傳感器IC相比可以測量更寬的溫度范圍,但線性度卻大打折扣。除此之外,RTD和溫度傳感器IC可以提供更高的靈敏度和精度,是精確測溫系統(tǒng)日理想選擇。熱電偶信號電平很低,常常需要放大或高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理。如果排除上述問題,熱電偶的低價位、易使用、較寬溫度范圍使其得到廣泛使用。