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传感器知识

    热电偶温度传感器是工业上最常用的温度检测元件之一, 属于接触式测温类别。热电偶的测温原理是基于热电效应。热电效应指的是把两种不同的导体或半导体连接组成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中会产生热电势的现象。产生的热电势也有两种形式,分别是温差电势和接触电势。温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势,不同的导体具有不同的电子密度,所以他们产生的电势也就不同,而接触电势则是当两种不同的导体相接触时,由于它们的电子密度不同而产生一定的电子扩散,当达到一定的平衡后所形成的电势,接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。
    热电偶温度传感器应用如此广泛主要在于它测温范围宽(-270℃到+2800℃),精度高(与被测对象直接接触,不受中间介质的影响),性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传4-20mA电信号,便于自动控制和集中控制。热电偶的结构形式主要有两种:普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。为了保证热电偶温度传感器可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:组成热电偶的两个热电极必须焊接牢固;两个热电极彼此之间要有很好地绝缘,防止出现短路现象;补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离等等。
    目前国际上应用的热电偶都具有一个标准规范,将其分为八个不同的分度,分别为B,R,S,K,N,E,J和T,其中B,R,S属于铂系列的热电偶,由于铂属于贵重金属,在使用的时候测温点到仪表的距离又比较远,所以热电偶的电信号需要用一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线,补偿导线把热电偶的冷端延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。不同的热电偶温度传感器需要不同的补偿导线,补偿导线主要有补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了,热电偶的正极连接补偿导线的红色线,而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
    除了应用热电偶作为温度传感器的测温材料外,其他还有热敏电阻等等,相比热电偶来说,热电阻的测温范围就比较窄,但它具有良好的线性关系。使用的时候,根据不同的条件,选择适当的温度传感器产品进行测量。

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