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热电偶的接线问题

--热电偶的接线问题

供稿:中国工控网 2013/7/3 10:20:50

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  • 关键词: 热电偶的接线问题 热电偶的接线问题
  • 摘要:在材料的热处理(加工)过程中,常需要对温度进行准确的测量,以便对整个过程进行平稳地控制。尤其是实验条件下,对所测量的温度的准确度要求很高。在这些领域温度的测量通常采用热电偶传感器来实现。热电偶本身具有经济、测量误差小等优点。由于热电偶在测量中产生的电信号是毫伏级的,若在热电偶与测量设备的导线连接点上处理不当就会产生错误的测量结果。尤其在现场处理温度测量值困难,需要将不同的测量点的信号集中引到中心测量站来分析时,或在热处理过程中,需对几个测温点同时并行监测或模拟分析时,需要在热电偶回路中通过接点引线,此时必须保证在测量点和测量设备之间的电路的所有材料特性一致且连接点无误差,才能避免电路产生的任何测量误差。

在材料的热处理(加工)过程中,常需要对温度进行准确的测量,以便对整个过程进行平稳地控制。尤其是实验条件下,对所测量的温度的准确度要求很高。在这些领域温度的测量通常采用热电偶传感器来实现。热电偶本身具有经济、测量误差小等优点。由于热电偶在测量中产生的电信号是毫伏级的,若在热电偶与测量设备的导线连接点上处理不当就会产生错误的测量结果。尤其在现场处理温度测量值困难,需要将不同的测量点的信号集中引到中心测量站来分析时,或在热处理过程中,需对几个测温点同时并行监测或模拟分析时,需要在热电偶回路中通过接点引线,此时必须保证在测量点和测量设备之间的电路的所有材料特性一致且连接点无误差,才能避免电路产生的任何测量误差。


热电偶的测温范围可从-200℃∽1600℃,不同型号的热电偶的测温范围也不同。按组成热电偶的材料副的不同,可分为J、K、T型等型号,见表1。 表1 常见的热电偶型号 热电偶型号 材料副 温度范围(℃) 热偶电压(mV) J Fe-CuNi -210∽1200 -8.1∽69.5 K Ni-CrNi -200∽1372 -5.9∽54.9 T Cu-CuNi -200∽400 -5.6∽20.9 R Pt-PtRh13 -50∽1768 -0.2∽21.1 B PtRh6-PtRh30 -60∽1820 -0.006∽13.8 S Pt-PtRh10% -50∽1768 -0.2∽18.7 热电偶是由二种不同材料的金属丝组成的(例如铜线和铜镍合金线)。它们的一端通过焊接或 搭接成一点作为测温头,另一端彼此绝缘地连接到测量设备上。当热作用于测温头时,在这两种不同的材料之间就会产生一种可测量的热偶电压(电子热运动力)。通过检测这个电压就可以获得测量点 处的温度变化情况。如图1所示。




图1 由于不同的金属材料副在一定的温度下具有不同的电子热运动力,因此各种热电偶的测温范围各不相同。例如由镍/镍铬合金材料组成的热电偶 的测温范围为0∽1200℃,而由铜/铜镍合金组成 的测温范围为-200℃∽600℃。


标准热电偶可传输的长度(从测量点到测量设备的距离)已由设计定型,然而现场经常会遇到所需传输距离超过其有限的传输长度。为此就必须采用相同的导体材料将其延伸,而作为连接器件——接线端子就不可避免地被应用。可靠的接线方法 是采用特殊材料制成的热电偶接线端子。不同型号的热电偶应用不同型号的专用端子(见表2)。


表2 热电偶端子型号 热电偶型号 热电偶端子型号


T MTKD-CU/CUNI J MTKD-FE/CUNI E MTKD-NICR/CUNI K MTKD-NICR/NI R MTKD-E-CU/A-CU B MTKD-S-CU/E-CU


市面上的通用接线端子不能用于热电偶的接线,因为端子内的导流条通常是用专用铜材料(如电解铜)制成的,与组成热电偶 的铜材料不同。一旦用它接入热电偶电路中,每个接点就相当于由两种不同的材料连接在一起,即形成了新的热电偶 。 与通用的组合接线端子按片提供不同,热电偶接线端子是成对提供的。每对热电偶端子的导流条是由不同的金属材料做成的。针对不同型号的热电偶,相应有不同的接线端子。热偶端子内所用的 导电材料应与组成热电偶的导电材料完全一致,从而确保热电偶信号在传递过程中的准确性。



图2 通过热电偶接线端子可将热电偶的输出端长距离地延长,而不会产生任何值得关注的测量误差。当然,如果要传输的距离很远,就不能采用这种方法,而应首先将热偶电压通过一种温度信号变送 器进行转换、放大后,再传输。温度传感器的电压信号可通过菲尼克斯的温度变送器转换成标准模拟信号0∽20mA或0∽10V信号输出

审核编辑(王静)
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