熱電阻.熱電偶

詳細(xì)說明

  熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0℃時它的阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。

典型應(yīng)用

    隔離變送器是一種將熱電阻信號按溫度高低隔離轉(zhuǎn)換成與溫度成線性標(biāo)準(zhǔn)信號的混合集成電路。該電路在同一芯片上集成了一組多路高隔離的DC/DC電源，幾個高性能的信號隔離器和熱電阻線性化、長線補(bǔ)償、干擾抑制電路，特別適用于Pt100/Cu50熱電阻信號隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號，溫度信號的變送與無失真遠(yuǎn)傳，工業(yè)現(xiàn)場PLC或DCS系統(tǒng)的溫度信號采集與隔離。
  芯片內(nèi)部集成了高效率的DC-DC，能產(chǎn)生兩組互相隔離的電源分別給內(nèi)部輸入端放大電路、調(diào)制電路供電和輸出端解調(diào)電路、轉(zhuǎn)換電路、濾波電路供電。SMD工藝結(jié)構(gòu)及新技術(shù)隔離措施使該器件能達(dá)到：電源、信號的輸入/輸出 3000VDC三隔離。并且能滿足工業(yè)級寬溫度、潮濕、震動的現(xiàn)場惡劣工作環(huán)境要求。
  溫度信號隔離放大器使用非常方便，只需很少外部元件，即可實(shí)現(xiàn)Pt100熱電阻信號的隔離變送。并可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場溫度控制信號一進(jìn)兩出、一進(jìn)四出的功能。

應(yīng)用范圍

醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計算、阻值計算等高精溫度設(shè)備，應(yīng)用范圍非常之廣泛。

引線方式

熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。
國標(biāo)熱電阻的引線主要有三種方式：
  二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合
  三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的常用的引線電阻。
  四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
  熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。工業(yè)上一般都采用三線制接法。

技術(shù)參數(shù)

         三線、四線或兩線 Pt100/Cu50熱電阻信號直接輸入
　　精度、線性度誤差等級： 0.2級（相對溫度）
　　內(nèi)置線性化處理和長線補(bǔ)償電路
　　電源、信號：輸入/輸出 3000VDC三隔離
　　輔助電源：5V、12V、15V或24V直流單電源供電
　　國際標(biāo)準(zhǔn)信號輸出：4-20mA/0-5V/0-10V等
　　低成本、超小體積，使用方便，可靠性高
　　標(biāo)準(zhǔn) SIP12/DIP24符合UL94V-0阻燃封裝
　　工業(yè)級溫度范圍: - 40 - + 85 ℃
 

型號指南

        溫度信號隔離、采集及變換
　　工業(yè)現(xiàn)場高精度溫度測量
　　熱電阻信號隔離與溫度控制
　　地線干擾抑制
　　溫度傳感器信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號
　　油溫測量與報警
　　信號遠(yuǎn)程無失真?zhèn)鬏?
　　電力監(jiān)控、醫(yī)療設(shè)備溫度控制隔離安全柵

產(chǎn)品校準(zhǔn)

設(shè)備準(zhǔn)確到0.01歐的電阻箱一臺，直流電源一臺，4位半萬用表一臺

步驟
1、 將產(chǎn)品按照應(yīng)用圖接好線，或者將產(chǎn)品安裝到已經(jīng)設(shè)計好的線路板上。
產(chǎn)品應(yīng)用圖2、 根據(jù)輔助電源的值，連接好電源；安裝好調(diào)節(jié)電位器；輸出接到萬用表。
3、 根據(jù)輸入的溫度范圍查分度表得出對應(yīng)的電阻值范圍Rlow~Rhigh。
4、 接通電源，開機(jī)15分鐘。
5、 將電阻箱的阻值調(diào)到等于Rlow的值，調(diào)節(jié)零點(diǎn)電位器，使輸出為零點(diǎn)的對應(yīng)輸出值（例如4mA）。
6、 將電阻箱的阻值調(diào)到等于Rhigh的值，調(diào)節(jié)幅值電位器，使輸出為滿度的對應(yīng)輸出值（例如20mA）。
7、 重復(fù)5、6步驟幾次，提高輸出精度。
8、 校準(zhǔn)完成。[1]

    熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。

工作原理

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，
    熱電偶當(dāng)兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。
    熱電偶在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測量溫度時要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。與測量儀表連接用補(bǔ)償導(dǎo)線。
熱電偶冷端補(bǔ)償計算方法：
    從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應(yīng)毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度；
    從溫度到毫伏：測量出實(shí)際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度。

測溫條件

熱電偶高清圖片是一種感溫元件，是一種一次儀表，熱電偶直接丈量溫度。由2種不同成分材質(zhì)的導(dǎo)體組成的閉合回路，由于材質(zhì)不同，不同的電子密度產(chǎn)生電子擴(kuò)散，穩(wěn)定均衡后就產(chǎn)生 了電勢。當(dāng)兩端存在梯度溫度時，回路中就會有電流產(chǎn)生，產(chǎn)生熱電動勢，溫度差越大，電流就會越大。測得熱電動勢之后即可曉得溫度值。熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，可將熱能轉(zhuǎn)換成電能。

技術(shù)優(yōu)勢：

熱電偶測溫范圍寬，性能比擬穩(wěn)定；丈量精度高，熱電偶與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響；熱響應(yīng)時間快，熱電偶對溫度變化反響靈活；丈量范圍 大，熱電偶從-40~+ 1600℃ 均可連續(xù)測溫；熱電偶性能牢靠， 機(jī)械強(qiáng)度好。運(yùn)用壽命長，裝置便當(dāng)。
    電偶必需是由兩種性質(zhì)不同但契合一定要求的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）材料構(gòu)成回路。熱電偶丈量端和參考端之間必需有溫差。
    將兩種不同資料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因此在回路中構(gòu)成一個大小的電流,這 種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是應(yīng)用這一效應(yīng)來工作的。

主要特點(diǎn)

1、裝配簡單，熱電偶更換方便；
2、壓簧式感溫元件，抗震性能好；
3、測量精度高；
4、測量范圍大（－200℃～1300℃，特殊情況下－270℃～2800℃）；
5、熱響應(yīng)時間快；
6、機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；
7、耐高溫可達(dá)2800度；
8、使用壽命長。

結(jié)構(gòu)要求

熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、
熱電偶穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：
1、組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
2、兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
3、補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
4、保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，
熱電偶當(dāng)兩個接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題：
1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數(shù)；
2、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；
3、當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
6常見種類 常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國設(shè)計熱電偶。

溫度補(bǔ)償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），
而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度差不能超過100℃。

主要優(yōu)點(diǎn)

1、測量精度高。因直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。
2、測量范圍廣。常用的熱電偶從零下50度——1600度均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶低可測到-269度（如金鐵鎳鉻），高可達(dá)2800度（如鎢、錸）。
3、構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。

選擇方法

熱電偶是兩種不同的導(dǎo)體連接在一起形成的，
當(dāng)測量及參考連接點(diǎn)分別處于不同溫度上時即產(chǎn)生出所謂的熱電磁力（EMF）。連接點(diǎn)用途測量連接點(diǎn)是處于被測溫度上的熱電偶連接點(diǎn)部分。參考連接點(diǎn)則是保持在一已知溫度上，或溫度變化能自動補(bǔ)償?shù)臒犭娕歼B接點(diǎn)部分。
在常規(guī)工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶元件一般端接在接頭上；但參考連接點(diǎn)卻很少位于接頭上，而是利用適當(dāng)?shù)臒犭娕佳由炀€來轉(zhuǎn)接到溫度比較穩(wěn)定的被控環(huán)境中。連接點(diǎn)類型接殼式熱電偶連接點(diǎn)與探針壁物理連接（焊接），這能實(shí)現(xiàn)很好的熱傳輸——即從外部通過探針壁將熱量傳至熱電偶連接點(diǎn)。建議用接殼式熱電偶來測量靜態(tài)或流動腐蝕性氣體與液體的溫度，以及一些高壓應(yīng)用。在絕緣式熱電偶中，熱電偶連接點(diǎn)與探針壁分開并由一種軟性粉末包圍。雖然絕緣式熱電偶的響應(yīng)速度比接殼式熱電偶的響應(yīng)速度要慢，但它能提供電絕緣。建議使用絕緣式熱電偶來測量腐蝕性環(huán)境，可理想地通過護(hù)套屏蔽來將熱電偶與周圍環(huán)境完全電絕緣。露端式熱電偶允許連接點(diǎn)頂端深入到周圍環(huán)境中，這種類型可提供的響應(yīng)時間，但僅限于在非腐蝕、非危險及非加壓應(yīng)用中使用。響應(yīng)時間以時間常數(shù)來表示，時間常數(shù)定義為傳感器在被控環(huán)境中在初始值和最終值之間改變63.2%所需的時間。露端式熱電偶具有快的響應(yīng)速度，而且探針護(hù)套直徑越小，則響應(yīng)速度就越快，但其最大允許測量溫度也就越低。延伸線熱電偶延伸線是一對具有與其相連熱電偶相同溫度電磁頻率特征的線。當(dāng)連接合適時，延伸線將參考連接點(diǎn)從熱電偶轉(zhuǎn)接至線的另一端，而這一端通常位于被控環(huán)境中。

選擇熱電偶選擇熱電偶時需考慮下列因素：
1、被測溫度范圍；
2、所需響應(yīng)時間；
3、連接點(diǎn)類型；
4、熱電偶或護(hù)套材料的抗化學(xué)腐蝕能力；
5、抗磨損或抗振動能力；
6、安裝及限制要求等。