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K型熱電偶

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K型熱電偶的冷端補償技術原理運行分析

來源:www.sdlufu.com作者:發表時間:2021-03-04

       当需要精确的K型熱電偶測量時,通常的做法是在冰點將兩條腿都指向銅引線,這樣由于冷結,銅引線可能會連接到電動勢讀數儀上。此過程可避免在讀數儀器的端子處産生熱電動勢。基准結溫度的變化會影響輸出信號,因此必須爲實用儀器提供消除這種潛在誤差源的方法。

簡短圖片說明

       产生的EMF取决于温度差,因此为了进行测量,必须知道参考值。这在图#1中进行了示意性显示,可以通过将参考结放置在恒定0°C(32°F)的冰水浴中来实现。由于冰浴常常不便维护并且并不总是实用的,因此经常采用几种替代方法。

       冷端补偿的基本原理是,必须知道冷端温度才能计算出热端温度。这是因为在K型熱電偶电路中产生的电压与热结点和冷结点之间的端子差成正比。

其控制方程爲:

       E emf = -S?T = S(T HOT -TCOLD),其中:

       E emf是K型熱電偶的电压输出

       S是随温度变化的材料特性,称为塞贝克系数(对于K型熱電偶,在0°C至1000°C之间约为4.1μV/°C)

       T COLD是冷端的温度

       T HOT是热结点的温度(这是您想知道的!)

       重新排列此等式以获得T HOT收益:

補償冷端的技術

電橋法

       这种方法通常采用如图2所示的自补偿冷结电桥电路。该系统在桥网的一条支路中集成了一个温度敏感电阻元件(RT),并与冷结(T2)热集成在一起。 。桥通常由汞电池或稳定的直流电源供电。输出电压与在(T2)处的预设等效参考温度和热端(T1)之间产生的不平衡成比例。在该系统中,可以选择0°或32°F的参考温度。

       当冷端(T2)周围的环境温度变化时,会出现热产生的电压,并在输出中产生误差。但是,将自动引入一个相等且相反的电压,并将其与热误差串联。这样可以消除误差,并在较宽的环境温度范围内以较高的精度保持等效基准结温度。通过将铜引线与冷端集成在一起,K型熱電偶材料本身不会连接到测量设备的输出端子,从而消除了二次误差。

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热电制冷方法

       欧米茄TRC热电冰点TM参考室依靠冰与蒸馏水,去离子水和大气压的实际平衡,将多个参考井的温度精确地保持在0°C。将孔延伸到装有纯净蒸馏水的去离子水的密封圆筒形腔室中。

       腔室的外壁由热电冷却元件冷却,以使电池中的水冻结,以作为冷端参考。波纹管的膨胀感测到通过冰壁在细胞壁上冻结而产生的体积增加,该波纹管操作微型开关,从而使冷却元件断电。冰壳的交替冷冻和解冻可精确地在参考孔周围保持0°C的环境。一个应用原理图如图3所示。

       全自动操作消除了普通冰浴需要经常注意的麻烦。可以直接从冰点参考表中获取K型熱電偶读数,而无需对参考结点温度进行校正。

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