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熱電偶測溫原理詳解

釋出時間▩▩:2022-07-08      點選次數▩▩:411

熱電偶是利用物理學中的賽貝克效應制成的溫敏感測器│·。當兩種不同的導體A和B組成閉合迴路時╃↟,就構成了一個熱電偶│·。
    溫度T端為感溫部分╃↟,稱為熱端;溫度T0為連線儀表部分╃↟,稱為冷端│·。當熱端溫度T和冷端溫度T0不同時╃↟,在迴路中就產生熱電勢EAB(T, T0 ),這種顯現稱為熱電效應╃↟,這個電動勢通常稱為熱電勢│·。熱電式的大小與T和T0之差(稱為溫差)的大小有關│·。由熱電偶迴路熱電勢的分佈理論可知╃↟,熱電偶的熱電勢僅僅是熱電偶兩端溫度T和T0的函式之差╃↟,即▩▩:
    EAB (T, T0)= EAB(T)- EAB(T0) 式(1.1)
    也就是說╃↟,熱電偶的熱電勢等於熱端與冷端溫度T和T0所引起的電勢差│·。
    實際測溫中╃↟,冷端所對應的熱電勢要隨冷端溫度(環境溫度)的變化而變化│·。要保證冷端溫度恆定是十分困難的╃↟,在一定程度上╃↟,測量精度取決於冷端溫度的影響│·。只有當熱電偶冷端溫度保持不變╃↟,熱電動勢才是被測溫度的但只函式│·。標準中規定結點的熱電動勢為0℃時的熱電動勢│·。
    由式(1.1)可知╃↟,如果當T=0時可得▩▩:
    EAB(T0) = EAB(0)- EAB (0, T0) 式(1.2)
    又當T0=0時可得▩▩:
    EAB(T) = EAB(T,0)- EAB (0) 式(1.3)
    把式(1.2)和式(1.3)帶入式(1.1)式得▩▩:
    EAB(T╃↟,0)= EAB(T,T0)+EAB (T0,0) 式(1.4)
    在式(1.4)中╃↟,EAB(T╃↟,0)是冷端溫度為0℃╃↟,熱端溫度為T時的熱電勢╃↟,此值就是成品熱電偶給定的分度表值;EAB(T,T0)是熱端溫度為T╃↟,冷端溫度為T0時的熱電勢╃↟,也就是實際測量到的熱電勢值;EAB (T0,0)是假定冷端溫度為0℃╃↟,和實際冷端溫度為T0時得到的熱電勢╃↟,在實測中╃↟,用整合測溫感測器AD590測量T0╃↟,然後從對應熱電偶的分度表中自動查出所對應的熱電勢EAB (T0,0)╃↟,這是次查表求出的值╃↟,也就是冷端溫度補償所對應的熱電勢值│·。透過微控制器把實測到的EAB(T,T0)值與冷端溫度補償EAB (T0,0)值代數相加╃↟,就可得到冷端溫度為0℃╃↟,熱端溫度為T時的熱電勢EAB (T0,0)值╃↟,再從分度表中自動查得對應於EAB (T0,0)的溫度值╃↟,這既是第二次查表求出的值╃↟,這個值就是熱鍛偶熱端所得的實際溫度│·。
    在實際生產中╃↟,熱電偶熱端(測量端)與冷端相距很遠╃↟,冷端又暴露於空氣當中╃↟,易受環境溫度的影響╃↟,因而冷端溫度很難保持恆定│·。為此需要把冷端延伸並進行溫度補償│·。

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