鐵基粉防水鎧裝熱電偶效應(yīng)
鐵基粉防水鎧裝熱電偶的基礎(chǔ)由Thomas Johann Seebeck于1821年建立,他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體在受到溫度梯度時會產(chǎn)生電壓。為了測量該電壓,必須使用在相同溫度梯度下產(chǎn)生不同電壓的第二導(dǎo)體材料。否則,如果使用相同的材料進(jìn)行測量,則測量導(dǎo)體產(chǎn)生的電壓將簡單地抵消第一導(dǎo)體的電壓。然后可以測量由兩種材料產(chǎn)生的電壓差并且與相應(yīng)的溫度梯度相關(guān)。因此很明顯,根據(jù)塞貝克的原理, 鐵基粉防水鎧裝熱電偶只能測量溫差,需要一個已知的參考溫度來產(chǎn)生絕對讀數(shù)。下面由上海自動化儀表有限公司自動化儀表三廠的小編帶您深入探討關(guān)于鐵基粉防水鎧裝熱電偶 的效應(yīng)、電路以及靈敏度。
鐵基粉防水鎧裝熱電偶電路有三個主要影響:塞貝克,珀耳帖和湯姆遜效應(yīng)。
塞貝克效應(yīng)描述了由沿線的溫差(梯度)引起的電壓或電動勢(EMF)。材料EMF相對于溫度變化的變化稱為塞貝克系數(shù)或熱電靈敏度。該系數(shù)通常是溫度的非線性函數(shù)。
珀耳帖效應(yīng)描述了EMF產(chǎn)生的溫差,與塞貝克效應(yīng)相反。最后,湯姆森效應(yīng)將可逆熱梯度和EMF與均勻?qū)w相關(guān)聯(lián)。
鐵基粉防水鎧裝熱電偶電路
典型的鐵基粉防水鎧裝熱電偶電路可以說明如下:
典型的鐵基粉防水鎧裝熱電偶電路
假設(shè)兩種不同金屬材料,金屬A和金屬B以及引線的塞貝克系數(shù)分別為S A,S B和S Lead。所有三個塞貝克系數(shù)都是溫度的函數(shù)。在量具上測量的電壓輸出V out(見上圖)是,
其中T Ref是參考點(diǎn)的溫度,T Tip是探頭尖端的溫度。注意,在數(shù)學(xué)上,由引線的溫度和/或材料不匹配引起的電壓抵消,而實(shí)際上引線將噪聲引入電路。
如果兩個鐵基粉防水鎧裝熱電偶線材料的塞貝克系數(shù)函數(shù)已經(jīng)過預(yù)校準(zhǔn)并且參考溫度T Ref已知(通常由0°C冰浴設(shè)置),則探頭尖端的溫度成為唯一未知的并且可以直接相關(guān)到電壓讀數(shù)。
如果塞貝克系數(shù)在目標(biāo)溫度范圍內(nèi)幾乎恒定,則可以簡化上述等式中的積分,從而可以直接求解探頭尖端的溫度,
在實(shí)踐中,供應(yīng)商將為其產(chǎn)品提供校準(zhǔn)功能。這些函數(shù)通常是高階多項(xiàng)式,并且相對于某個參考溫度(例如0°C(32°F))進(jìn)行校準(zhǔn)。假設(shè)校準(zhǔn)多項(xiàng)式的系數(shù)是一個0,一個1,一個2,...,一個?。然后,探頭尖端的溫度可以與電壓輸出相關(guān),如
注意,只有當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的參考溫度T Ref保持與數(shù)據(jù)表中指定的參考溫度相同時,上述公式才有效。此外,這些系數(shù)是單位敏感的。插入數(shù)字時,請確保使用供應(yīng)商指定的溫度單位(即攝氏度 /攝氏度,華氏度或開爾文度)。
同樣, 鐵基粉防水鎧裝熱電偶是相對非絕對溫度傳感器。換句話說,熱電偶需要在上圖中由冰水提供的已知溫度的參考。雖然冰水是一種易于獲得且眾所周知的參考,但實(shí)驗(yàn)室外的冰水并不實(shí)用。因此,常見的商業(yè)化鐵基粉防水鎧裝熱電偶通常包括另一溫度傳感器,例如熱敏電阻,以提供參考(房間/周圍)溫度的讀數(shù)。
鐵基粉防水鎧裝熱電偶靈敏度
一些常見材料在0°C(32°F)下的塞貝克系數(shù)(熱電敏感性)列于下表中。
上表還顯示了一些可能的線對。例如,鐵或銅可以放在正極端子上,而康銅可以用于鐵基粉防水鎧裝熱電偶電路(J型和T型)的負(fù)極端子。