Yleiskatsaus lämpöparin lämpötilan mittauslaitteista?

Teollisessa tuotannossa on monia lämpötilanmittauslaitteita, joista yksi on termoparilämpötilan mittauslaitteet. Se koostuu kahdesta johtimesta tai puolijohteesta, joiden kaksi päätä on hitsattu tai kierretty yhteen muodostamaan suljetun piirin, joka hyödyntää kahden pisteen välistä lämpötilaeroa sähkömotorisen voiman ja työn tuottamiseen. Termopareja on monenlaisia, ja erilaiset luokitusmenetelmät ovat myös erilaisia. Teollisen standardoinnin vaatimusten mukaan ne voidaan jakaa kahteen tyyppiin: standardoidut termoparit ja ei-standardit termoparit. Termoparit ovat yksi termosähköisten vaikutusteorian erityissovelluksista ja niillä on laaja valikoima sovelluksia lämpötilan mittauksessa. Niiden etuna on yksinkertainen rakenne, vakaa suorituskyky ja helppo rakenne. Termoparit, kun niitä käytetään yhdessä näyttölaitteiden kanssa, voivat saavuttaa etämittauksen, automaattisen tallennuksen ja automaattisen lämpötilan säädön.
1. Lämpötilan mittauslaitteiden ja lämpöparien tyypit lämpötilan mittaamiseen
Lämpötilamittauslaitteita on monenlaisia, ja tieteen ja teknologian kehityksen sekä nykyaikaisen teollisuusteknologian tarpeiden myötä lämpötilan mittaustekniikkaa parannetaan ja parannetaan jatkuvasti. Lämpötilamittausalueen lisääntymisen vuoksi erilaisia ​​lämpötilamittauslaitteita on valmistettu erilaisten vaatimusten mukaan, mukaan lukien pääasiassa LCD-lämpömittarit, optiset pyrometrit, puolijohdelämpömittarit, pyörivät lämpömittarit, painelämpömittarit, lasiputkilämpömittarit, osoitinlämpömittarit, korkean lämpötilan lämpömittarit, lämpöparilämpömittarit, vastuslämpömittarit, kaasulämpömittarit ja lämpöparilämpömittarit.
Termoparien eri käyttötarkoitusten, asennusmenetelmien ja rakennemuotojen mukaan ne voidaan jakaa kahteen luokkaan: tavalliset termoparit ja panssaroidut termoparit. Yleisesti käytettyjä termopareja niiden astelukujen perusteella ovat S, R, B, N, K, E, J, T ja niin edelleen. Niistä S, R ja B kuuluvat jalometallitermopareihin, kun taas N, K, E, J ja T kuuluvat halvoille metallitermopareille.

S-luokan ominaisuus on vahva antioksidanttikyky ja se soveltuu jatkuvaan käyttöön hapettavissa ja inertissä ilmakehässä. Pitkäaikainen käyttölämpötila on 1400 astetta ja lyhytaikainen käyttölämpötila on 1600 astetta. Kaikista lämpöpareista S-asteikolla on korkein tarkkuustaso, ja sitä käytetään yleensä vakiotermoparina; Verrattuna S-indeksiin R-indeksin lämpösähkömotorinen voima on noin 15 % suurempi, ja sen muu suorituskyky on lähes identtinen; B-indeksin lämpösähkömotorinen voima on huoneenlämmössä erittäin pieni, joten kompensointijohtoja ei yleensä tarvita mittauksen aikana. Sen pitkäaikainen käyttölämpötila on 1600 astetta ja lyhytaikainen käyttölämpötila on 1800 astetta. Sitä voidaan käyttää hapettavassa tai neutraalissa ilmakehässä sekä lyhytaikaiseen käyttöön tyhjiöolosuhteissa. N-luokan termoparin ominaisuudet ovat vahva korkean lämpötilan hapettumiskestävyys 1300 asteessa, hyvä lämpösähköisen voiman pitkäaikainen stabiilisuus ja lyhytaikaisten lämpöjaksojen toistettavuus, hyvä ydinsäteilyn ja alhaisen lämpötilan kestävyys, ja se voi osittain korvata S-luokan lämpöpari; K-asteikon ominaisuus on vahva antioksidanttikyky ja se soveltuu jatkuvaan käyttöön hapettavassa ja inertissä ilmakehässä. Pitkäaikainen käyttölämpötila on 1000 astetta ja lyhytaikainen käyttölämpötila on 1200 astetta. Yleisimmin käytetty kaikista lämpöpareista; E-indeksin ominaisuus on, että yleisesti käytetyistä termopareista sen lämpösähköinen sähkömotorinen voima on suurin, mikä tarkoittaa, että sillä on suurin herkkyys. On suositeltavaa käyttää jatkuvasti hapettavassa ja inertissä ilmakehässä 0-800 asteen lämpötilassa; J-luokan ominaisuus on, että sitä voidaan käyttää sekä hapettavassa ympäristössä (ylälämpötilaraja 750 astetta) että pelkistävissä ympäristöissä (ylälämpötila 950 astetta), ja se kestää H2- ja CO-kaasun korroosiota. Sitä käytetään enimmäkseen jalostus- ja kemianteollisuudessa; T-asteikon ominaisuus on, että sillä on korkein tarkkuustaso kaikista halvoista metallitermopareista ja sitä käytetään yleensä alle 300 asteen lämpötilojen mittaamiseen.
2. Termoparin lämpötilan mittauksen perusperiaate
Syy siihen, miksi lämpöpareja voidaan käyttää lämpötilan mittaamiseen, johtuu siitä, että ne muuttavat lämpötilasignaalit lämpösähköisiksi signaaleiksi, jotka sitten muunnetaan mitattavan väliaineen lämpötilaksi sähkölaitteiden avulla. Termoelementin lämpötilamittauksen perusperiaate on, että kaksi homogeenista, koostumukseltaan erilaista johdinta muodostavat suljetun piirin. Kun molemmissa päissä on lämpötilagradientti, virta kulkee piirin läpi ja kahden päiden välillä on termosähköinen sähkömotorinen voima.

Syy lämpösähköisen sähkömotorisen voiman muodostumiseen johtuu eri johdinmateriaalien erilaisista elektronitiheyksistä. Vaikka samalla johdinmateriaalilla olisi erilaiset lämpötilat, sen elektronitiheys ei ole sama. Kun heterogeeniset metallit A ja B muodostavat suljetun piirin, johtuen koskettimien A ja B eri lämpötiloista, vapaiden elektronien tiheys on korkeampi saman johtimen korkean lämpötilan alueilla, kun taas vapaiden elektronien tiheys on pienempi matalan lämpötilan alueilla. . Siksi suljetussa piirissä suuren vapaiden elektronien tiheyden täytyy diffuusoitua alhaisen vapaan elektronin tiheyden alueille, mikä johtaa "netto"-varausvirtaukseen piirissä, eli piirissä on sähkömotorinen voima eAB, joka on syy Seebeckin sähkömotorisen voiman syntymiseen. Kun kuumaelektrodin materiaali on kiinnitetty, lämpösähkömotorinen voima liittyy vain kahden koskettimen lämpötilaan. Suljetussa piirissä, joka koostuu heterogeenisten metallien A ja B parista, jos liitoskohta A kuumennetaan, kahden koskettimen A ja B lämpötila on erilainen. Jos lämpötila on erilainen, syntyy virtaa, joka aiheuttaa piiriin kytketyn ampeerimittarin taipumisen. Termoparipiirissä syntyvää virtaa kutsutaan lämpövirraksi. A. B:tä kutsutaan lämpöelektrodiksi ja kosketin a liitetään yhteen hitsaamalla. Lämpötilaa mitattaessa se sijoitetaan mitattuun lämpötilakenttään, joka tunnetaan nimellä mittauspää tai työpää. Kosketin b vaatii yleensä vakiolämpötilan, joka tunnetaan referenssipäänä tai vapaana päänä.
Lämpösähköisen potentiaalin suuruus liittyy t:n ja t0 väliseen eroon. Kun termoparin kahden termosähköisen elektrodin materiaalit tunnetaan, lämpöparipiirin lämpöpotentiaalin jakautumisteoria määrittää, että lämpöparin kahden pään välinen lämpöpotentiaaliero voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä:
EAB (t, t{{0}})=EAB (t) - EAB (t0)
Kaavassa EAB (t, t0) - termoparin lämpösähköinen potentiaali
EAB (t) - lämpösähköinen potentiaali työpäässä lämpötilassa t;
EAB (t{0}}) - Lämpösähköinen potentiaali kylmässä päässä lämpötilassa t0.
Yllä olevasta yhtälöstä voidaan nähdä, että kun mitattavan väliaineen lämpötila työpäässä muuttuu, muuttuu myös lämpösähköinen potentiaali. Siksi niin kauan kuin EAB (t, t{0}}) mitataan ja EAB (t0) tunnetaan, EAB (t) voidaan saada. Lämpösähköinen potentiaali voidaan lähettää näyttölaitteeseen näyttöä tai tallennusta varten tai mikrotietokoneeseen prosessointia varten lämpötilan t-arvon saamiseksi mittauspäässä.

3. Termoelementin lämpötilamittauksen tärkeimmät edut ja haitat
Termoparit ovat yksi teollisuuden yleisimmin käytetyistä lämpötilan mittauskomponenteista, ja niiden etuja ovat:
① Korkea mittaustarkkuus. Termoparin ja mitatun kohteen välisen suoran kosketuksen vuoksi väliaine ei vaikuta siihen.
② Laaja mittausalue. Yleisesti käytetyt termoparit pystyvät mittaamaan jatkuvasti -50 - 1600 astetta, ja jotkin erikoistermoparit
Alin havaittava lämpötila on -271-2800 astetta, kuten kulta, rauta, nikkeli, kromi ja volframirenium.
③ Yksinkertainen rakenne ja kätevä käyttö. Termoparit koostuvat yleensä kahdesta erityyppisestä metallilangasta, eikä niitä rajoita koko tai alku. Niiden ulkopuolella on suojaholkki, mikä tekee niistä erittäin käteviä.
Termopareissa on kuitenkin myös puutteita, kuten vakion vertailulämpötilan käyttö, muuten mittaustulokset vääristyvät; Korkeassa lämpötilassa tai pitkäaikaisessa käytössä hajoaminen tapahtuu testattavan väliaineen tai ilmakehän vaikutuksesta (kuten hapettuminen, pelkistys jne.), mikä lyhentää käyttöikää.
4. Lämpöparin lämpötilamittauksen nykyinen tutkimustila ja kehitystrendi Kiinassa
Termopareja käytetään pääasiassa korkeampien lämpötilojen mittaamiseen. Mitä tulee korkean lämpötilan lämpöparien kehitysvaiheeseen Kiinassa, korkean lämpötilan termoparit viittaavat yleensä yli 1300 asteen lämpöpareihin, mukaan lukien platinarodium 10 platinatermoparit, platinarodium 13 platinatermoparit, platinarodium 30 platinarodium stentunghet, 5 termoparit 25 lämpöparia, platinarodiumia 40 platinarodiumia 20 lämpöparia, iridium-rodiumtermoparia, piikarbidigrafiittitermoparia ja niin edelleen. Tällä hetkellä kontaktityyppiset lämpötilan mittaustermoparit ovat luotettavin lämpötilan mittausmenetelmä. Sen lisäksi, että optisia pyrometrejä ja infrapunalämpömittareita käytetään tyhjiö-, keskitaajuuksilla ja korkeataajuisilla alueilla, jotka eivät sovellu termoelementin lämpötilan mittaukseen, ei periaatteessa ole muita materiaaleja tai tekniikoita, jotka voisivat korvata sen.
Nykytilanteesta pääasiallinen kehitystrendi on parantaa korroosionkestävyyttä ja hapettumisenkestävyyttä teknisillä keinoilla käyttöiän pidentämiseksi.