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熱電偶溫度變送器的測(cè)量原理

今天和大家探討下熱電偶溫度變送器的測(cè)量原理。把兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體AB焊接起來(lái),如圖1,當(dāng)連接點(diǎn)(熱端)的溫度和導(dǎo)體另一端 (冷端,也叫做參比端) 的溫度不同時(shí),會(huì)在冷端產(chǎn)生熱電勢(shì)。 熱電偶就是利用這一現(xiàn)象將溫度量轉(zhuǎn)換成電勢(shì)量的溫度傳感器。


如果熱電偶的冷端溫度保持恒定,比如0℃,則輸出熱電勢(shì)和熱端溫度值會(huì)成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,如下4張圖,我們看到,在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶分度表中,列出了不同分度號(hào)熱電偶輸出熱電勢(shì)和溫度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。


熱電偶溫度變送器接收現(xiàn)場(chǎng)熱電偶傳感器輸出的熱電勢(shì),經(jīng)過(guò)隔離和線性化處理后,轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。

熱電偶溫度變送器的測(cè)量原理是通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出端的電勢(shì)差,再將電勢(shì)差通過(guò)查表和計(jì)算轉(zhuǎn)換成溫度值,從而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。

然而熱電偶的輸出熱電勢(shì)取決于熱端和冷端之間的溫度差,而在實(shí)際測(cè)量中,熱電偶冷端的溫度經(jīng)常發(fā)生變化,如果不對(duì)這種變化進(jìn)行補(bǔ)償,即使熱端的溫度恒定不變,冷端的溫度變化也會(huì)引起熱電勢(shì)的變化,使熱電勢(shì)不能真實(shí)反映熱端的溫度,從而引起測(cè)量誤差。


因此,熱電偶溫度變送器為了實(shí)現(xiàn)對(duì)熱端溫度的準(zhǔn)確測(cè)量,需具備有冷端補(bǔ)償功能,補(bǔ)償原理如下(如上圖):首先需要使用和熱電偶相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線,將熱電偶冷端接線至變送器端子處,變送器測(cè)量熱電偶熱端溫度為T1、冷端溫度為T2時(shí)的電勢(shì)差V1,同時(shí)用配置在變送器接線端子處的溫度傳感器(比如Pt100)測(cè)量冷端溫度值T2,計(jì)算得出溫度T2(冷端溫度為0)時(shí)該熱電偶的熱電勢(shì)V2,那么V1+V2就是該熱電偶冷端溫度為 0℃,熱端溫度T1時(shí)的電勢(shì)值,變送器再通過(guò)查表和計(jì)算得出該電勢(shì)值對(duì)應(yīng)的溫度值即可。

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