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        關于套管式熱電偶冷端補償的基本知識重點解說

        發布時間:2019-08-09 08:55:00來源:


        套管式熱電偶冷端
              應用于套管式熱電偶器件的術語 熱結和冷結大多是歷史性的。您不需要任何連接點來獲得套管式熱電偶效果。如果加熱金屬導體的一端并將另一端保持在恒定的參考溫度,則會發生兩件重要的事情。
              1.熱流。存在熱梯度,因此熱量從熱端流向冷端。對于小規格的套管式熱電偶線,實際上很少的熱能到達冷端,并且由于熱量損失,熱梯度通常不會沿著電線變化。
              2.塞貝克效應。熱端的高能電子向冷端擴散,隨著它們一起推動較少的高能電子,導致熱端相對于冷端的靜電勢更高。溫度梯度越大,電位差越大。(當加入不同的材料時,會產生額外的影響。)
        實際上,很難直接測量塞貝克效應。連接測量探頭時,探頭引線之間存在熱差異,產生額外的套管式熱電偶效應,干擾測量。
        傳統的套管式熱電偶回路配置
              為了使熱效應可測量,使用兩種不同的金屬導體。它們必須具有化學,電學和物理相容性。當經受相同的熱梯度時,它們產生不同的電勢。在傳統配置中,不同的套管式熱電偶線在測量端(熱結)焊接在一起,并且再次在參考端(冷端)焊接在一起,形成環。熱結確保該點處的電位在兩種金屬中匹配。將參比端接頭浸入冰水漿料中可確保兩種材料的溫度梯度相同。冰水漿料在0℃下建立參考溫度。
              在冷端連接套管式熱電偶線也可以平衡那里的電位。為了再次觀察到潛在的差異,有必要打破循環。在其中一根套管式熱電偶線中選擇一個位置,其中溫度與測量引線的溫度相匹配。在那里打破循環,并將匹配的引線連接到間隙的兩側以測量電位。
              -通過保持引線連接的均勻溫度,熱梯度不受影響。
              -通過避免引線上的熱梯度,雜散套管式熱電偶效應保持很小。
              -通過很好地匹配引線,任何殘余效應都可以抵消差分測量。
        在實踐中冷結
              維持冰水漿和實際的冷結很少可行。通常,省略冷結,并且在環境溫度下直接在套管式熱電偶線的兩個末端測量電位。由于歷史原因,我們將套管式熱電偶線的末端稱為冷端,盡管事實上不再是有意的連接。(出于同樣的歷史原因,我們將套管式熱電偶的測量結稱為熱結即使它用于測量低于零的溫度。)測量的電位表示熱接點和未知冷端接頭之間的溫差。要完成溫度測量,必須以某種方式確定端子溫度。
        冷端補償
        有兩種常用的方法。
              1.模擬在測量溫度下端子之間的套管式熱電偶線對和在0度參考溫度下的另一個結點可能產生的潛在影響。測量套管式熱電偶線對上與模擬電位串聯的電位。將線性化曲線應用于總和,從而直接獲得估計的絕對溫度。這被稱為電子冷端補償。通常,模擬是通過專用集成電路器件以電子方式完成的。
              這種方法產生兩個近似誤差,一個用于估算冷端溫度,另一個用于近似對結電勢的影響。除了已經內置到電子模擬中的內容之外,校準也很棘手并且可能僅限于偏移調整。
              2.獨立測量冷端的溫度。測量套管式熱電偶電位并應用轉換曲線以確定套管式熱電偶上的溫差。然后將已知的冷端溫度添加到測量的溫度差以確定絕對溫度測量值。這種方法使用的估計值較少,但仍取決于冷端溫度的精確測量。
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