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熱電偶-高質(zhì)量熱電偶

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  溫差熱電偶(簡(jiǎn)稱熱電偶)是目前溫度測(cè)量中使用普遍的之一,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、輸出號(hào)為電壓號(hào)不需要激勵(lì)等優(yōu)點(diǎn),能夠用于流體、固體、固體壁面等各種不同測(cè)試測(cè)量場(chǎng)合。   本文引用地址:   熱電偶測(cè)溫原理   當(dāng)導(dǎo)電物質(zhì)處于溫度時(shí),其電子或空穴會(huì)隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動(dòng),由此產(chǎn)生的電荷堆積的現(xiàn)象稱作熱電效應(yīng),因熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。   如果采用兩種電子密度同的導(dǎo)體連接成閉合回路,如果兩端所處的溫度不同,在該回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),如下圖所示。   在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體,只要該導(dǎo)體兩端的溫度相同,則整個(gè)熱電偶回路中產(chǎn)生的總的熱電勢(shì)是不變的,這種現(xiàn)象稱為中間導(dǎo)體效應(yīng),可以通過簡(jiǎn)單的推導(dǎo)得到。   由此,我們得到了實(shí)際使用的熱電偶原型如下圖所示,采用兩種不同金屬相連構(gòu)成測(cè)溫點(diǎn)(通常稱為“熱端”),另一端分別接銅線引到號(hào)調(diào)理電路,熱電偶金屬和銅走線之間的兩個(gè)接合點(diǎn)溫度相同,為參考點(diǎn)(通常稱為“冷端”)。   在參考點(diǎn)和產(chǎn)生的電壓取決于測(cè)量點(diǎn)和參考點(diǎn)兩處的溫度,由前面所講的熱電偶測(cè)量原理可以知道,在使用過程中需要知道參考點(diǎn)的溫度才能獲得測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確溫度讀數(shù)。   熱電偶的特點(diǎn)   1.優(yōu)點(diǎn)   ? 溫度范圍廣,熱電偶測(cè)溫電路采用不同類型的熱電偶,測(cè)量范圍可達(dá)-200 到+2500 ,適用于大多數(shù)實(shí)際的溫度范圍。   ? 堅(jiān)固耐用,熱電偶屬于耐用器件,抗振動(dòng)沖擊性能好,適用于危險(xiǎn)惡劣的環(huán)境。   ? 響應(yīng)快,因?yàn)闊犭娕俭w積小,熱容量小,熱電偶對(duì)溫度的響應(yīng)速度很快,尤其是在熱點(diǎn)裸露的情況下。熱電偶可在數(shù)百毫秒內(nèi)對(duì)溫度變化作出響應(yīng)。   ? 無(wú)自身發(fā)熱,由于熱電偶不需要激勵(lì)電源,不會(huì)自發(fā)熱,不會(huì)因自發(fā)熱而造成測(cè)量誤差。   2.缺點(diǎn)   ? 號(hào)調(diào)理電路復(fù)雜,將熱電偶的直接輸出電壓轉(zhuǎn)換成可用的溫度讀數(shù),必須進(jìn)行大量的號(hào)調(diào)理。一量處理不當(dāng),就會(huì)引入誤差,導(dǎo)致測(cè)量精度下降。   ? 精度低,除了由于構(gòu)成熱電偶的金屬本身特性導(dǎo)致的熱電偶內(nèi)部固有不確定性外,熱電偶測(cè)量精度還依賴于冷端溫度的測(cè)量精度,因此熱電偶的測(cè)量精度一般在1 到2 。   ? 抗噪性能差,由于熱電偶直接輸出電壓號(hào)量級(jí)較小,當(dāng)測(cè)量環(huán)境周圍存在雜散電場(chǎng)或磁場(chǎng)時(shí),可能會(huì)引起問題,根據(jù)使用環(huán)境的要求,可能需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。   ? 易受腐蝕,因?yàn)闊犭娕加蓛煞N不同的金屬構(gòu)成,在某些工況下,長(zhǎng)時(shí)間使用造成腐蝕,所以根據(jù)使用條件的不同,可能需要保護(hù)措施。   3.電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)   ? 電壓號(hào)太弱,常見的熱電偶類型有J型,K型,T型,在室溫下其靈敏度分別分,這種弱的號(hào)在送入ADC之前需要進(jìn)行較高增益的號(hào)放大(通常需要100倍左右)。同時(shí),由于號(hào)如此弱,為避免被噪聲淹沒,通常采用低通濾波和差分輸入放大的來(lái)對(duì)號(hào)進(jìn)行處理。   ? 參考接合點(diǎn)溫度補(bǔ)償,要得到測(cè)量端的 溫度讀數(shù),需要對(duì)冷端溫度進(jìn)行測(cè)量。冷端溫度測(cè)量一般使用另外一種能夠輸出 溫度的,如熱電阻、熱敏電阻、集成測(cè)溫IC等,以冷端測(cè)溫結(jié)果來(lái)對(duì)熱電偶的測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。   ? 非線性校正,熱電偶的輸出結(jié)果在非線性非常嚴(yán)重,在不同溫度下靈敏度有很大差異,如下圖為三種典型熱電偶的溫度特性曲線,在實(shí)際使用中需要對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行非線性校正。常用的非線性校正的方法有:模擬電路補(bǔ)償、分段線性化、查表、高階擬合等。zyclxmzsw




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  儀器信息網(wǎng)訊 2018年4月15-16日,第十二屆中國(guó)科學(xué)儀器發(fā)展年會(huì)(ACCSI 2018)在常州香格里拉大酒店成功召開,ACCSI堪稱中國(guó)科學(xué)儀器行業(yè)的“達(dá)沃斯論壇”,科學(xué)儀器及檢驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)1000余位專家學(xué)者、企業(yè)代表于此碰撞思想,交流互通。年會(huì)期間,儀器信息網(wǎng)采訪了中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)分析儀器分會(huì)副理事長(zhǎng)劉長(zhǎng)寬。   在采訪中劉長(zhǎng)寬分析,2018年科學(xué)儀器行業(yè)將在以下重點(diǎn)領(lǐng)域覓得良機(jī):一是環(huán)保方面, 投入力度會(huì)進(jìn)一步加大;二是糧油檢測(cè)方面, 預(yù)計(jì)將建立大量縣級(jí)以上的糧油檢測(cè)機(jī)構(gòu);三是互聯(lián)網(wǎng)+領(lǐng)域,互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的制定是行業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急;四是精準(zhǔn)醫(yī)療方面,質(zhì)譜、PCR等儀器的應(yīng)用都在向精準(zhǔn)醫(yī)療靠攏。劉長(zhǎng)寬強(qiáng)調(diào),與會(huì)企業(yè)要善于利用在ACCSI2018上的收獲,在新的機(jī)遇面前砥礪前行,不斷向前。   機(jī)遇豐,挑戰(zhàn)也不少。劉長(zhǎng)寬表示,我國(guó)的液相色譜每年要進(jìn)口14000多臺(tái),質(zhì)譜要進(jìn)口7000多臺(tái),數(shù)量相當(dāng)龐大,對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器形成巨大挑戰(zhàn)。2018年,艾卡、島津等國(guó)外企業(yè)不僅推出了新的儀器產(chǎn)品,在相關(guān)科研方面也有了很多新思路,液相色譜甚至有顛覆原有技術(shù)的苗頭,國(guó)內(nèi)企業(yè)要對(duì)此密切關(guān)注。   采訪中,劉長(zhǎng)寬以生動(dòng)的實(shí)例,從創(chuàng)新、技術(shù)、材料、人才等角度解讀了當(dāng)前中國(guó)科學(xué)儀器市場(chǎng)存在的問題,并對(duì) 招投標(biāo)修訂對(duì)科學(xué)企業(yè)行業(yè)的影響進(jìn)行了展望,他分析指出,招投標(biāo)新規(guī)勢(shì)必將帶來(lái)門檻和企業(yè)生存空間壓縮的連鎖效應(yīng),預(yù)計(jì)業(yè)內(nèi)相當(dāng)一部分的中小型企業(yè)會(huì)出現(xiàn)投靠大企業(yè)、被大企業(yè)兼并或彼此聯(lián)合抱團(tuán)取暖的現(xiàn)象。更多詳情點(diǎn)擊下方視頻觀看。



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