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有关热电偶的几个基本问题

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有关热电偶的几个基本问题

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1、热电偶的工作原理是什么? 
   热电偶工作原理是基于赛贝克 (seeback)效应——两种不同成分的导体两端连接成回路,若两连接端温度不同,则在回路中产生热电流的物理现象。 
    热电偶由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
 
2、热电阻的测量原理是什么? 
    热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
 
3、如何选择热电偶和热电阻? 
    根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻; 
    根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶; 
    根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点”温,热电阻所测量的一般指空间平均温度;
 
4、什么是铠装热电偶,有什么优点? 
    在IEC1515的标准中名称为《mineral insulated thermocouple cable》,即无机矿物绝缘热电电偶缆。将热电极、绝缘物和护套通过整体拉制而形成的,外表面好像是被覆一层“铠装”,故称为铠装热电偶。同一般装配式热电偶相比,具有耐压高、可弯曲性能好、抗氧化性能好及使用寿命长等优点。
 
5、热电偶的分度号有哪几种?有何特点? 
    热电偶的分度号主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶,N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。 
    S分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1400℃,短期1600℃。在所有热电偶中,S分度号的精确度等级最高, 通常用作标准热电偶; 
    R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右,其它性能几乎完全相同; 
    B分度号在室温下热电动势极小,故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃,短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用,也可在真空条 件下短期使用。 
    N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强,热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好,耐核辐照及耐低温性能也好,可以部分代替S分度号热电偶; 
    K分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1000℃,短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛; 
    E分度号的特点是在常用热电偶中,其热电动势最大,即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,使用温度0~800℃; 
    J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃),也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃),并且耐H2及CO气体腐蚀,多用于炼油及化 工; 
    T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高,通常用来测量300℃以下的温度。
 
6、热电阻的引出线方式有几种?都有什么影响?  
    热电阻的引出线方式有3种:即2线制、3线制、4线制。 
    2线制热电阻配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。 
    3线制可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。 
    4线制不仅可以消除引线电阻的影响,而且在连接导线阻值相同时,还可以消除该电阻的影响。在高精度测量时,要采用4线制。L
 
7、N型热电偶与K型热电偶相比有哪些优缺点? 
    N型热电偶的优点:高温抗氧化能力强,长期稳定性强。K型热电偶镍铬的正极中Cr、Si元素择优氧化引起合金成分不均匀及热电动势漂移等,在N型热电偶增加Cr、Si含量,使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变为外氧化,致使氧化反应仅在表面进行;低温短期热循环稳定性好,且抑制了磁性转变;耐核辐射能力强。N型热电偶取消了K型中的易蜕变元素Mn、Co,使抗中子辐照能力进一步加强;在400~1300℃范围内,N型热电偶的热电特性的线性比K型好。 
    N型热电偶的缺点:-N型热电偶的材料比K型硬,较难加工; 
   价格相对较贵。N型热电偶的热膨胀系数要比不锈钢低15%,因此N型铠装热电偶的外套管应采用NiCrSi/NiSi合金; 
   在-200~400℃范围内非线性误差较大。
 
8、如何选择合适的热安装套管?  
    热安装套管的形状主要依据介质的温度、压力、密度和流速及所需插入长度而定。ASME/ANSI PTC19.3对此作了充分规定,采用套管强度分析软件可计算出套管设计是否符合工艺要求。安装于现场的热套管需计算热套管的强度,影响护套管的强度主要 有以下三点: 
    A、流动引起的振动;经过护套管的液体产生一定频率的旋涡,称为涡区频率,该频率流速成正比。如果这个频率和热套管的固有频率接近或一致,就会产生共振,使吸 收大量的热能,从而产生很高的应力并有可能损坏热套管和套管内传感器。ASME技术标准要求:涡区频率和热套管固有频率的比率应小于0.8。 
    B、流动引起的应力;流体流动随着流速和密度而变化,并在热套管施加了力,这个流动引起的压力通过计算可以得出。 
    C、过程压力;热套管所能承受的最大静压可以计算得出。" 
一般热安装套管的连接方式有螺纹连接式、法兰连接式和焊接式三种。
 
9、如何选择合适的双金属温度计? 
    水平安装时,选择轴向或万向型双金属温度计;  
    垂直安装时,选择径向或万向型双金属温度计; 
    倾斜安装时,根据实际需要选择轴向、径向或万向型双金属温度计; 
    如需对测 量点设置上下限报警控制时,可选择电接点双金属温度计
 
10、双金属温度计有什么优缺点? 
    双金属温度计的优点在于价格相对低廉、读数直观,缺点为测温范围较小、精度相对不高。通常作为就地测量、显示仪表。
 
11、温度变送器有何特点?  
    温度变送器的特点是 
      静态功耗低、安全可靠、不需维修、使用寿命长。 
      体积较小,可与热电偶、热电阻融为一体,不仅安装方便,还可节省温变器安装费用。 
      传输信号为4-20mA标准信号,不但抗干扰能力强,传输距离远,而且可节约价格较贵的补偿导线。 
      可提供符合HART协议及FF、PROFBUS总线通讯协议形式。
 
12、压力式温度计测量原理是什么? 
    依据液体膨胀定律,即一定质量的液体,在体积不变的条件下,液体的压力与温度呈线形。气体、蒸汽的压力与温度也是呈一定的函数关系,因此压力式温度计的标 尺应均匀等分。压力式温度计是由充有感温介质的温包、传压元件(毛细管)及压力敏感元件(弹簧管)组成。
 
13、红外线温度计测量原理是什么? 
    红外线测温计由光学系统,光电探测器,信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,红外能量聚焦在光电探测器上 并转变为相应的电信号,该信号再经换算转变为被测目标的温度值。
 
14、如何选择合适的补偿导线或电缆? 
      热电偶的补偿导线和电缆主要用于将热电偶的热电动势延长至二次仪表或控制室。主要有延伸型和补偿型两种补偿导线,延伸型采用与热电极相同的材料,所以精度 较高;补偿型采用与热电极的热电势特性相势的材料,所以精度没有延伸型高。