热电偶与热电阻地的应用原理

热电偶与热电阻的应用原理

北京中旺新业电子技术有限公司供稿2007-7-10 15:18:00

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一、热电偶的应用原理

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。

③构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。

1.热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

2.热电偶的种类及结构形成

(1)热电偶的种类

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非

标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:

①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;

②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;

③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;

④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

3.热电偶冷端的温度补偿

由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过10 0℃。

二、热电阻的应用原理

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

1.热电阻测温原理及材料

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。

2.热电阻的结构

(1)精通型热电阻工业常用热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表2-1-11。从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制,有关具体内容参见本篇第三章第一节.

(2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,如图2-1-7所示,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。

与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。

(3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,其结构如图2-1 -8所示。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

(4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

3.热电阻测温系统的组成

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:

①热电阻和显示仪表的分度号必须一致

②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。

(2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,如图2-1-7所示,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击,③能弯曲,便于安装④使用寿命长。

(3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,其结构如图2-1 -8所示。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

(4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值,为此更换新的电阻体为好,若采用焊接修理,焊后要校验合格后才能使用。

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电磁流量计的应用及问题

热电偶与热电阻地的应用原理

未知来源供稿2007-6-15 17:11:00

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电磁流量计常见故障现象有:

(1)无流量信号;(2)输出晃动;(3)零点不稳;

(4)流量测量值与实际值不符;(5)输山信号超满度值5类。

经常采用的检查手段或方法及其检查内容有哪些?

(1)通用常规仪器检查

(2)替代法利用转换器和传感器间以及转换器内务线路板部件间的互换性,以替代法判别故障所在位置。

(3)信号踪迹法用模拟信号器替代传感器,在液体未流动条件下提供流量信号,以测试电磁流量转换器。

检查首先从显示仪表工作是否正常开始,逆流量信号传送的方向进行。用模拟信号器测试转换器,以判断故障发生在转换器及其后位仪表还足在转换器的上位传感器发生的。若足转换器故障,如有条件可方便地借用转换器或转换器内线路板作替代法调试;若是传感器故障需要试调换时,因必须停止运行,关闭管道系统,因涉及面广,常不易办到。特别是大口径流量传感器,试换工程量大,通常只有在作完其他各项检查,最后才下决心,卸下管道检查传感器测量管内部状况或调换。

固体流量测量仪的原理是什么?

固体流量测量仪采用雷达原理来进行固体质量流量的测量。

固体流量测量仪适用于哪些物料?

适用于管道内的气力稀相物料运输及机械输送系统后自由落体的物料的流量测量,如:螺旋式给料机、振动式给料机或回转阀后的物料。所有的固体物料,颗粒大小从几纳米到10mm,都可以被精确测量。

如脂肪酸、氧相二氧化硅、氧化铝、无水石膏、纤维素、二硫化铁、氧化铁、色料、飞尘、调料粉、石膏、木屑、石灰、苏打石灰、lime-hydrate、马铃薯淀粉、adesive granulate、煤尘、珍珠岩、植物防腐剂粉、PTFE粉、PVC、PVC粉、熟石灰、炭粉、高碳酸钠、二氧化硅、sorbalit e、块煤、聚苯乙烯、高效吸收剂、烟尘、动物骨粉、二氧化钛、氧化铝、去垢添加剂、金属屑、气旋尘等物料都能够成功测量。

我们使用旋进旋涡流量计测量天然气流量,经常碰到供气阀门完全关闭,而流量积算仪仍继续计数的问题。请问是何原因?

对于有脉冲输出的速度式流量计,这种现象经常出现。造成上述现象的原因可能有:

(1)仪表工作电源未接地或接的不牢;

(2)周围有电磁干扰源;

(3)积算仪灵敏度调整过高;

(4)积算仪本身问题。

要解决此问题,可根据上述原因逐个查找。

使用超声波流量计应注意哪些问题?

(1)根据介质、流量及工作场地的不同,选择合适的流量计型式;

(2)根据不同型式的超声波流量计以合理的方式安装换能器;

(3)定期维护,经常检查流量计工作状态、显示器的连接;

(4)定期校准流量计。

我厂污水排放测量用的是电磁流量计,流量计安装前经过了检定,可计量数据一直和其他流量计指示的量值不一致,原因何在?

极有可能是安装位置不对。若流量计装于系统的最高处,管道中的气泡会严重影响计量精度;或流量计装在流体向下流动的垂直管道上,有可能产生非满管流。建议将流量计装在系统位置较低的水平管道上或向上流动的垂直管道上,最好在系统中安装消气器或排气阀。

流量计铭牌标注的压力和实际工作压力有何关系?

流量计铭牌标注的压力一般是指流量计所能承受的最大工作压力。实际工作压力是由管路压力表

或压力体感器实际测得的介质工作压力。要保证流量计实际工作压力不得大于铭牌所标注的最大承受压力。一般来说,对于液体介质,实际工作压力勿需修正,但对气体介质,则必须进行压力修正或补偿。

什么是质量流量计?什么是质量流量控制器?

质量流量计,即Mass Flow Meter(缩写为MFM), 是一种精确测量气体流量的仪表,其测量值不因温度或压力的波动而失准,不需要温度压力补偿。

质量流量控制器, 即Mass Flow Controller(缩写为MFC), 不但具有质量流量计的功能,更重要的是,它能自动控制气体流量,即用户可根据需要进行流量设定,MFC自动地将流量恒定在设定值上,即使系统压力有波动或环境温度有变化,也不会使其偏离设定值。简单地说,质量流量控制器就是一个稳流装置, 是一个可以手动设定或与计算机联接自动控制的气体稳流装置。质量流量计/质量流量控制器的主要优点是什么?

(1)流量的测量和控制不因温度或压力的波动而失准。

对于多数流量测控系统而言,很难避免系统的压力波动及环境和介质的温度变化。对于普通的流量计,压力及温度的波动将导致较大的误差;对于质量流量计/质量流量控制器,则一般可以忽略不计。

(2)测量控制的自动化

质量流量计/质量流量控制器可以将流量测量值以输出标准电信号输出。这样很容易实现对流量的数字显示﹑累积流量自动计量﹑数据自动记录﹑计算机管理等。对质量流量控制器而言,还可以实现流量的自动控制。通常, 模拟的MFC/MFM输入输出信号为0~+5V或4~20mA, 数字式MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串行通讯口, 能非常方便地与计算机连接, 进行自动控制。

(3)精确地定量控制流量

质量流量控制器可以精确地控制气体的给定量,这对很多工艺过程的流量控制﹑对于不同气体的比例控制等特别有用。

(4)适用范围宽

有很宽的工作压力范围,我们的产品可以从真空直到10MPa; 可以适用于多种气体介质(包括一些腐蚀性气体,如HCL);有很宽的流量范围,我们的产品最小流量范围可达0~5 sccm,最大

流量范围可达0~200 slm。流量显示的分辨率可达满量程的0.1%, 流量控制范围是满量程的2~100% (量程比为-- 50:1), 因此在很多领域得到广泛应用。

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