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關于熱電偶常見的14個問題

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為了方便大家更好的了解熱電偶的一些知識,本人收集了熱電偶的15個常見問題,下面我們為大家詳細介紹一些工作中應掌握的熱電偶15個基礎知識

1.熱電偶的測量原理是什么?
    
熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應,即兩種不同成分的導體兩端連接成回路,如兩連接端溫度不同,則在回路內產生熱電流的物理現象。
熱電偶由兩根不同導線(熱電極)組成,它們的一端是互相焊接的,形成熱電偶的測量端(也稱工作端)。將它插入待測溫度的介質中;而熱電偶的另一端 (參比端或自由端)則與顯示儀表相連。如果熱電偶的測量端與參比端存在溫度差,則顯示儀表將指出熱電偶產生的熱電動勢。

2.熱電阻的測量原理是什么?
    
熱電阻是利用金屬導體或半導體有溫度變化時本身電阻也隨著發生變化的特性來測量溫度的,熱電阻的受熱部分(感溫元件)是用細金屬絲均勻地繞在絕緣材料作成的骨架上或通過激光濺射工藝在基片形成。當被測介質有溫度梯度時,則所測得的溫度是感溫元件所在范圍內介質層的平均溫度。

3.如何選擇熱電偶和熱電阻?

   根據測溫范圍選擇:500℃以上一般選擇熱電偶,500℃以下一般選擇熱電阻;
   
根據測量精度選擇:對精度要求較高選擇熱電阻,對精度要求不高選擇熱電偶;
   
根據測量范圍選擇:熱電偶所測量的一般指溫,熱電阻所測量的一般指空間平均溫度;

4.什么是鎧裝熱電偶,有什么優點?
    
IEC1515 的標準中名稱為《mineral insulated thermocouple cable,即無機礦物絕緣熱電電偶纜。將熱電極、絕緣物和護套通過整體拉制而形成的,外表面好像是被覆一層鎧裝,故稱為鎧裝熱電偶。同一般裝配式熱電偶相比,具有耐壓高、可彎曲性能好、抗氧化性能好及使用壽命長等優點。

5.熱電偶的分度號有哪幾種?有何特點?
    
熱電偶的分度號有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等幾種。其中S、R、B屬于貴金屬熱電偶,N、K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。
    S
分度號的特點是抗氧化性能強,宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用,長期使用溫度1400℃,短期1600℃。在所有熱電偶中,S分度號的精確度等級最高,通常用作標準熱電偶;
    R
分度號與S分度號相比除熱電動勢大15%左右,其它性能幾乎完全相同;}
    B
分度號在室溫下熱電動勢極小,故在測量時一般不用補償導線。它的長期使用溫度為1600℃,短期1800℃??稍谘趸曰蛑行詺夥罩惺褂?,也可在真空條件下短期使用。

    N
分度號的特點是1300℃下高溫抗氧化能力強,熱電動勢的長期穩定性及短期熱循環的復現性好,耐核輻照及耐低溫性能也好,可以部分代替S分度號熱電偶;
    K
分度號的特點是抗氧化性能強,宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用,長期使用溫度1000℃,短期1200℃。在所有熱電偶中使用最廣泛;
    E
分度號的特點是在常用熱電偶中,其熱電動勢較大,即靈敏度較高。宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用,使用溫度0-800℃;
    J
分度號的特點是既可用于氧化性氣氛(使用溫度上限750℃),也可用于還原性氣氛(使用溫度上限950℃),并且耐H2CO氣體腐蝕,多用于煉油及化工;
    T
分度號的特點是在所有廉金屬熱電偶中精確度等級最高,通常用來測量300℃以下的溫度。
 
6.
熱電阻的引出線方式有幾種?都有什么影響?
    
熱電阻的引出線方式有3種:即2線制、3線制、4線制。
    2
線制熱電阻配線簡單,但要帶進引線電阻的附加誤差。因此不適用制造A級精度的熱電阻,且在使用時引線及導線都不宜過長。
    3
線制可以消除引線電阻的影響,測量精度高于2線制。作為過程檢測元件,其應用最廣。
    4
線制不僅可以消除引線電阻的影響,而且在連接導線阻值相同時,還可以消除該電阻的影響。在高精度測量時,要采用4線制。L

7.N型熱電偶與K型熱電偶相比有哪些優缺點?
    N
型熱電偶的優點:
      -
高溫抗氧化能力強,長期穩定性強。K型熱電偶鎳鉻的正極中Cr、Si元素擇優氧化引起合金成分不均勻及熱電動勢漂移等,在N型熱電偶增加Cr、Si含量,使鎳鉻合金的氧化    模式由內氧化轉變為外氧化,致使氧化反應僅在表面進行;
      -
低溫短期熱循環穩定性好,且抑制了磁性轉變;
      -
耐核輻射能力強。N型熱電偶取消了K型中的易蛻變元素Mn、Co,使抗中子輻照能力進一步加強;
      -
400~1300℃范圍內,N型熱電偶的熱電特性的線性比K型好。
    N
型熱電偶的缺點:
      -N
型熱電偶的材料比K型硬,較難加工;
  
   -價格相對較貴。N型熱電偶的熱膨脹系數要比不銹鋼低15%,因此N型鎧裝熱電偶的外套管應采用NiCrSi/NiSi合金;
  
   --200~400℃范圍內非線性誤差較大。
 
8.
如何選擇合適的熱安裝套管?
    
熱安裝套管的形狀主要依據介質的溫度、壓力、密度和流速及所需插入長度而定。ASME/ANSI PTC19.3對此作了充分規定,采用套管強度分析軟件可計算出套管設計是否符合工藝要求。安裝于現場的熱套管需計算熱套管的強度,影響護套管的強度主要有以下三點:

    1. 
流動引起的振動;經過護套管的液體產生一定頻率的旋渦,稱為渦區頻率,該頻率流速成正比。如果這個頻率和熱套管的固有頻率接近或一致,就會產生共振,使吸收大量的熱能,從而產生很高的應力并有可能損壞熱套管和套管內傳感器。ASME技術標準要求:渦區頻率和熱套管固有頻率的比率應小于0.8。
    2. 
流動引起的應力;流體流動隨著流速和密度而變化,并在熱套管施加了力,這個流動引起的壓力通過計算可以得出。
    3. 
過程壓力;熱套管所能承受的最大靜壓可以計算得出。"
    
一般熱安裝套管的連接方式有螺紋連接式、法蘭連接式和焊接式三種。

9.如何選擇合適的雙金屬溫度計?
   
水平安裝時,選擇軸向或萬向型雙金屬溫度計;

   
垂直安裝時,選擇徑向或萬向型雙金屬溫度計;
   
傾斜安裝時,根據實際需要選擇軸向、徑向或萬向型雙金屬溫度計;
    
如需對測量點設置上下限報警控制時,可選擇電接點雙金屬溫度計
 
10.
雙金屬溫度計有什么優缺點?
   
雙金屬溫度計的優點在于價格相對低廉、讀數直觀,缺點為測溫范圍較小、精度相對不高。通常作為就地測量、顯示儀表。

11.溫度變送器有何特點?
     
溫度變送器的特點是
    -
靜態功耗低、安全可靠、不需維修、使用壽命長。
    -
體積較小,可與熱電偶、熱電阻融為一體,不僅安裝方便,還可節省溫變器安裝費用。
    -
傳輸信號為4-20mA標準信號,不但抗干擾能力強,傳輸距離遠,而且可節約價格較貴的補償導線。
     -
可提供符合HART協議及FF、PROFBUS總線通訊協議形式。

12.壓力式溫度計測量原理是什么?
     
依據液體膨脹定律,即一定質量的液體,在體積不變的條件下,液體的壓力與溫度呈線形。氣體、蒸汽的壓力與溫度也是呈一定的函數關系,因此壓力式溫度計的標尺應均勻等分。壓力式溫度計是由充有感溫介質的溫包、傳壓元件(毛細管)及壓力敏感元件(彈簧管)組成。
 
13.
紅外線溫度計測量原理是什么?
     
紅外線測溫計由光學系統,光電探測器,信號放大器及信號處理.顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量,紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變為相應的電信號,該信號再經換算轉變為被測目標的溫度值。

14.如何選擇合適的補償導線或電纜?
      
熱電偶的補償導線和電纜主要用于將熱電偶的熱電動勢延長至二次儀表或控制室。主要有延伸型和補償型兩種補償導線,延伸型采用與熱電極相同的材料,所以精度較高;補償型采用與熱電極的熱電勢特性相勢的材料,所以精度沒有延伸型高。


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