熱電偶傳感器的工作原理
塞貝克效應(yīng) :若金屬棒的兩端處在不同溫度時(shí),則自由電子便會(huì)由高溫區(qū)擴(kuò)散至低溫區(qū),因而產(chǎn)生熱流及電流由高溫區(qū)傳流向低溫區(qū)的現(xiàn)象。
熱電偶 (Thermocouple):使兩接點(diǎn)分別接觸到不同的溫度,則因在不同 金屬內(nèi)導(dǎo)電子的擴(kuò)散速率不同,,在兩金屬內(nèi)的擴(kuò)散電流大小也會(huì)不同,會(huì)在兩金屬的連結(jié)回路中會(huì)形成一微小的凈電流(約10μV左右),實(shí)踐也可自己找兩條不同材料的金屬線連接到一起加溫觀察萬(wàn)用表讀數(shù)。
但許多狀況下,冷端溫度并不是0℃,而是某一溫度tn,在使用分度表時(shí),對(duì)所測(cè)量得的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行下式的修正:
ε(T,0) = ε(T, Tn) + ε(Tn, 0)
熱偶電動(dòng)勢(shì) = 儀表測(cè)量值 + 室溫修正值
熱電偶信號(hào)檢測(cè):
無(wú)法用萬(wàn)用表直接測(cè)量塞貝克效應(yīng)之電壓,因萬(wàn)用表接線與熱電偶接線又會(huì)產(chǎn)生新的熱電偶接面電壓。
電表接線與熱電偶接線的熱電偶接面電壓由“差動(dòng)放大器”共模增益抵銷
待測(cè)熱電偶接面電壓及參考熱電偶接面電壓由“差動(dòng)放大器”差模增益放大
熱電偶的特性:
可量測(cè)之溫度范圍廣泛,且傳感器大多已規(guī)格化
熱電偶的最高使用溫度與金屬線徑大小、材料有關(guān)
不必附加電源來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器
可由電路的設(shè)計(jì)獲得極佳之精確度
當(dāng)測(cè)溫器與熱電偶的距離很長(zhǎng)時(shí),確保量測(cè)時(shí)的精度,最理想的方法是將熱電偶依原來(lái)之金屬線延長(zhǎng)后來(lái)連接,這種方法在材料的花費(fèi)上非常地昂貴高,出現(xiàn)了所謂的補(bǔ)償導(dǎo)線來(lái)替代熱電偶之導(dǎo)線。
通常補(bǔ)償導(dǎo)線可分為兩種,一為與熱電偶同一材質(zhì)的延伸型(extension type),另一種選擇是與熱電偶電動(dòng)勢(shì)特性相類似的合金補(bǔ)償型(compensation type )。前者的精確度較佳,價(jià)錢也較昂貴,反之,后者則是價(jià)格低廉但卻犧牲了精確度。
熱電偶種類及工作溫度:
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