工業(yè)生產(chǎn)中運行的模具油鎧裝熱電偶元件測量和校準(zhǔn)時必須了解幾大因素

　    在使用過程儀器校準(zhǔn)的多年中，經(jīng)常讓我感到驚訝的是，即使是那些使用模具油鎧裝熱電偶元件工作很多的人并不總是意識到熱電偶，尤其是冷（參考）接頭是如何工作的，因此他們在測量和校準(zhǔn)可能會出錯。

為了能夠討論冷端，我們首先要簡要了解模具油鎧裝熱電偶元件理論以及熱電偶元件的工作原理。

  我不會深入理論科學(xué)，但會更加注重實際考慮因素，當(dāng)您在典型的過程工廠中使用熱電偶測量和校準(zhǔn)時應(yīng)該知道的事情。

   術(shù)語：冷端或參考連接點

     “模具油鎧裝熱電偶元件冷端”通常被稱為“參考接合點”，但在我看來人們更頻繁地使用“冷接點”，所以我將在本文中使用那個。

模具油鎧裝熱電偶元件 ：

    模具油鎧裝熱電偶元件 是過程工廠中非常常見的溫度變送器。模具油鎧裝熱電偶元件 幾乎沒有什么好處，可以廣泛使用。它們可用于測量非常高的溫度，遠(yuǎn)高于RTD（電阻溫度檢測器）。 模具油鎧裝熱電偶元件也是一種非常堅固的變送器，因此不易損壞。雖然模具油鎧裝熱電偶元件不如熱電阻精確，但它們在許多應(yīng)用中都足夠準(zhǔn)確。模具油鎧裝熱電偶元件 也是相對便宜的變送器，并且模具油鎧裝熱電偶元件 測量電路不像熱電阻電路那樣需要激勵電流，因此電路就是這樣，制造起來更簡單。有許多不同的模具油鎧裝熱電偶元件類型針對不同的應(yīng)用進行了優(yōu)化。

?   模具油鎧裝熱電偶元件變送器看起來非常簡單 - 只需兩根電線 - 可能出現(xiàn)什么問題？

但考慮到冷端和測量電路中的所有結(jié)點，它并不總是如此簡單。

? 讓我們開始討論冷端討論，但在此之前，關(guān)于熱電偶理論的更多文字有助于更好地理解冷端討論。

模具油鎧裝熱電偶元件 如何工作？

    讓我們來看看熱電偶的工作原理。 模具油鎧裝熱電偶元件由兩根由不同電導(dǎo)體組成的導(dǎo)線組成，這兩根導(dǎo)線在一端（“熱”端）連接在一起，即您想要用來測量溫度的末端。

正如托馬斯·約翰·塞貝克（Thomas Johann Seebeck）在1821年發(fā)現(xiàn)的那樣，當(dāng)這些導(dǎo)線的連接點進入不同溫度時，會產(chǎn)生熱電流，導(dǎo)致開路端導(dǎo)線之間的電壓很小。電壓取決于溫度和所用導(dǎo)線的材料。這種效應(yīng)被稱為塞貝克效應(yīng)。

圖： 模具油鎧裝熱電偶元件的簡化原理圖

在上圖中：“熱電偶材料1和2”代表模具油鎧裝熱電偶元件 的兩種不同材料?！癟1”是熱電偶的熱端，即用于測量溫度的點。兩個“Tcj”是冷端的溫度。

上面的解釋有些簡化，因為熱電壓實際上是由 模具油鎧裝熱電偶元件線中的溫度梯度產(chǎn)生的，一直是在“熱”和“冷”結(jié)之間。因此，不是實際產(chǎn)生電壓的連接點，而是沿著電線的溫度梯度。通過認(rèn)為熱電壓在結(jié)，冷熱結(jié)中產(chǎn)生，更容易理解這一點。也許更多科學(xué)的熱電偶理論可以在以后的其他文章中提供，但在這一篇中，讓我們堅持實際考慮。

熱電偶類型和材料：

    有許多類型的模具油鎧裝熱電偶元件由不同的材料和合金制成。不同的材料會導(dǎo)致不同的靈敏度，在相同溫度下產(chǎn)生不同的熱電壓量，并會影響其他特性，如最高溫度。

幾種不同的熱電偶類型已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并且給出了所使用的特定材料的名稱。名稱通常是非常短的名稱，通常只有一個字母，例如K，R，S，J，K等類型。

    一些最常見的模具油鎧裝熱電偶元件及其材料列于下表：

?   電線顏色：

    好消息是 模具油鎧裝熱電偶元件線是彩色編碼的，以便于識別。

    壞消息是顏色代碼有許多不同的標(biāo)準(zhǔn)，它們彼此不同。

主要標(biāo)準(zhǔn)是IEC60584-3（國際）和ANSI（美國），但也有許多其他標(biāo)準(zhǔn)，如日本，法國，英國，荷蘭，德國等標(biāo)準(zhǔn)。不幸的是，通過顏色識別類型有點復(fù)雜。

? 的模具油鎧裝熱電偶元件熱電壓：

    由于不同的模具油鎧裝熱電偶元件由不同的材料制成，因此熱電壓也不同，如下圖所示。在不同類型之間的相同溫度下產(chǎn)生的電壓存在很大差異。

    如果您想測量較低的溫度，使用更敏感的類型顯然會更好，因為它們提供更高的電壓，更容易測量。但是如果你需要去高溫，你需要選擇一些可以在如此高溫下使用的不太敏感的類型。

塞貝克系數(shù)表示 模具油鎧裝熱電偶元件的電壓與溫度變化相比變化了多少。稍后會詳細(xì)介紹。

?   上圖說明了不同熱電偶之間的不同靈敏度，也解釋了為什么 模具油鎧裝熱電偶元件校準(zhǔn)器通常對不同的熱電偶類型有不同的精度規(guī)格。測量設(shè)備或校準(zhǔn)器通常具有電壓指定的電壓測量精度。例如，它可以具有4微伏的精度。由于模具油鎧裝熱電偶元件靈敏度不同，這4微伏精度等于不同的溫度精度，具體取決于模具油鎧裝熱電偶元件類型。

?   測量裝置（校準(zhǔn)器）示例

?   讓我們看看兩個極端：在200°C溫度下的E和B型。E型在200°C時的靈敏度（塞貝克系數(shù)）約為74μV/°C，而B型在200°C時的系數(shù)約為2μV/°C。因此，這兩者之間有37倍的差異。

?   例如，如果您的測量設(shè)備可以測量4μV的電氣精度，這意味著它可以在200°C時為E型提供約0.05°C（4μV除以74μV/°C）的精度，并且精度高溫度為2°C（4μV除以2μV/°C），B型為200°C。

    因此，我們可以看到為什么模具油鎧裝熱電偶元件 測量設(shè)備/校準(zhǔn)器對于不同的熱電偶類型通常有非常不同的精度規(guī)格。

    校準(zhǔn)器準(zhǔn)確度：

    如果您看到溫度校準(zhǔn)器的數(shù)據(jù)表，并且所有熱電偶類型的精度規(guī)格相同，請小心！通常這意味著規(guī)格/數(shù)據(jù)表已在營銷部門而非技術(shù)部門完成。

    這不太現(xiàn)實。

    標(biāo)準(zhǔn)：

    還有一些標(biāo)準(zhǔn)（例如AMS2750E）要求所有模具油鎧裝熱電偶元件類型都具有相同的精度，這在實踐中沒有太大意義，因為不同類型的靈敏度存在巨大差異。

    塞貝克系數(shù)：

    我之前已經(jīng)提到了塞貝克系數(shù)。這是 模具油鎧裝熱電偶元件的靈敏度，即它解釋了每個溫度變化產(chǎn)生多少電壓。

    下圖顯示了一些不同模具油鎧裝熱電偶元件 的塞貝克系數(shù)：