《智能传感器与智能仪表》课件-8.5 热电偶的分类及冷端温度补偿

热电偶的分类及冷端温度补偿智能传感技术赋能精准测温项目四

位移传感器和物位传感器电气工程学院知识导入热电偶——应用最广泛的测温元件，默默守护着每一个关键环节的温度稳定工业生产的高温炉膛科研实验的精密检测温度测量的精准度直接关系到产品质量与科研成败知识导入作为实用的测温元件，不是所有材料都适合于制作热电偶实际生产中很难找到一种完全理想的材料，通常要根据具体的测温情况，采用不同的材料来做成热电偶01热电偶分度表中的热电势是在冷端温度为0℃的条件下测得的，只有满足冷端温度为0℃时，才能直接应用分度表02工程测量中冷端温度通常不是0℃或常随环境温度的变化而变化，这样将引入测量误差，因此必须采取一定修正或补偿措施03目录CONTENTS热电偶的材料及分类Smartsensorsandsmartmeters01热电偶的结构Smartsensorsandsmartmeters02热电偶的冷端温度补偿Smartsensorsandsmartmeters03热电偶的材料及分类热电性能稳定，均匀性和稳定性好温度测量范围广，温度线性度好，测量精确度高，输出热电动势大物理化学性能好，不蒸发、抗氧化等用于制造铂热电偶的各种热电偶丝热电偶的材料及分类镍铬-考铜02-铜-康铜01-非标准热电偶：铂铑13-铂、

铂铑-铱发展中产品：镍铬-康铜、

铁-康铜镍铬-镍铝04-镍铬-镍硅03-铂铑30-铂铑606-铂铑10-铂05-热电偶的材料及分类分度号名称测量温度范围1000℃热电动势/mVB铂铑30－铂铑650～1820℃4.834R铂铑13—铂300～1300℃10.506S铂铑10—铂300～1300℃9.587K镍铬－镍硅(铝)100～1000℃41.276E镍铬－铜镍(康铜)-270～600℃—标准型热电偶热电偶的材料及分类铂铑－铂热电偶由直径0.5mm的纯铂丝和铂铑丝制成铂铑丝为正极，纯铂丝为负极01.测温范围为300℃～1300℃短期可达1600℃03.物理、化学性能稳定测温准确度高，常用于精密测量和标准热电偶02.热电势低，价格昂贵不能用于蒸汽和还原性气体中04.热电偶的材料及分类镍铬－镍硅热电偶01镍铬-镍硅热电偶以镍铬为正极、镍硅为负极02热电势大，与温度的关系接近线性，抗氧化性和抗腐蚀性较强03化学性能稳定，价格便宜，测温范围为100℃～1000℃热电偶的材料及分类镍铬－考铜热电偶

镍铬为正极考铜为负极

热电极丝直径一般为1.2mm～2mm

热电势大，电阻率小

价格便宜，但测温范围低

常用于温度不超过600℃的测量热电偶的材料及分类镍铬－康铜热电偶价格便宜03-镍铬为正极、康铜为负极01-测温范围80~500℃05-热电势大-02高温下铜极易氧化-04适于低温或超低温测量-06热电偶的结构普通装配型热电偶将双金属线安装在带绝缘管的保护套管内，结构简单，通用性强热电偶的结构铠装热电偶01|把双金属线装入金属管，用无机物实现电气隔离02|外径细、响应速度快，柔软可弯曲03|机械性能优异，耐振动、抗冲击，能适应复杂的安装环境热电偶的结构薄膜热电偶1-热电极2-热结点3-绝缘基板4-引出线-02厚度仅0.01～0.1mm，尺寸小巧-01通过真空蒸镀将热电偶材料沉积在绝缘基板上-03热接点热容量小，反应时间极短-04专门用于微小面积的温度测量和瞬变表面温度检测案例分析01最初选用普通装配型镍铬-镍硅热电偶，但发测量数据波动较大，响应速度慢，无法及时反馈反应釜内的温度变化，影响产品合成效率03企业更换为铠装镍铬-镍硅热电偶，配套使用冷端温度补偿器。提升了抗振动能力和响应速度，消除了环境温度对测量的影响02技术人员发现反应釜附近环境温度不稳定，导致热电偶冷端温度波动，难以匹配反应釜温度变化节奏某化工企业反应釜温度监测案例分析选择合适的热电偶类型并做好冷端温度补偿改造后温度测量误差从±5℃降至±1℃，反应釜的温度控制精度显著提升，产品合格率提高了8%，每年为企业减少经济损失数十万元对工业生产的重要性不言而喻热电偶的冷端温度补偿温度条件用热电偶的分度表查毫伏数对应的温度时，必须满足冷端温度为0℃的条件在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，不仅不是0℃而且也不恒定，因此将产生误差一般情况下，冷端温度高于0℃，热电动势总是偏小热电偶的冷端温度补偿冷端恒温法

将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中使冷端的温度保持在0℃不变这种方式适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用热电偶的冷端温度补偿热电势修正法若冷端温度不是0℃而是某一恒定温度Tn，其输出电势EAB（T，Tn）与冷端温度为0℃时的电势EAB（T，0）不等热电偶温度测量将电势换算到冷端温度为0℃时的热电势为：中间温度定律

思考一下用镍铬-镍硅K型热电偶测炉温冷端温度t0＝30℃，在直流电位差计上测得的电动势EAB(t,30)=38.500mV温度(℃)热电动势(mV)温度(℃)热电动势(mV)-10-0.39294038.9150095039.301100.39796039.703200.79897040.096301.20398040.488根据热电势修正法，炉温是多少摄氏度？热电偶的冷端温度补偿电桥补偿法利用不平衡电桥产生的电势，抵消热电偶因冷端温度变化导致的总电势变化注意不同分度号的热电偶要搭配同型号的补偿电桥，确保补偿特性一致XT-WBC热电偶冷端补偿器热电偶的冷端温度补偿补偿导线法02-实现了冷端迁移，还能降低电路成本、节约贵金属热电偶材料01-只要热电偶与补偿导线的两个接触点温度一致，就不会影响热电势输出实际测温时，热电偶通常较短，需要用补偿导线将冷端延伸到远离现场的控制室匹配热电偶型号控制接点温度延伸后仍需补偿思想升华我们未来无论从事技术研发还是工程应用，都要秉持“工匠精神”，注重每一个细节，追求极致精准工匠精神，追求精准从材料筛选到结构优化设计，从多种补偿方案到精准应用，每项技术的突破都离不开科研工作者的严谨与精益求精严谨求实，精益求精知识小结热电偶的材料要