测量低温采用热电偶选择

caofng

目前要搭建设备设要求，只能用热电偶测量低温，要到－200度的话，精度要求1度以内吧，大家有什么好的建议。

谢谢！
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[ 本帖最后由 郝工在线 于 2009-9-20 22:51 编辑 ]

xiangxiang00

一般热电偶得测量量程在-200~+850之间，你只要找一个精度比较到的就可以了。或者你找个成品，看看人家设计原理

ymcgh

使用测温仪表对物体的温度进行定量的测量。测量温度时，总是选择一种在一定温度范围内随温度变化的物理量作为温度的标志，根据所依据的物理定律，由该物理量的数值显示被测物体的温度。 　　目前，温度测量的方法已达数十种之多。根据温度测量所依据的物理定律和所选择作为温度标志的物理量，测量方法可以归纳成下列几类。 　　膨胀测温法 　采用几何量(体积、长度)作为温度的标志。最常见的是利用液体的体积变化来指示温度的玻璃液体温度计。还有双金属温度计和定压气体温度计等。 　　玻璃液体温度计 　这种温度计由温泡、玻璃毛细管和刻度标尺等组成。从结构上可分三种：棒式温度计的标尺直接刻在厚壁毛细管上：内标式温度计的标尺封在玻璃套管中；外标式温度计的标尺则固定在玻璃毛细管之外。温泡和毛细管中装有某种液体。最常用的液体为汞、酒精和甲苯等。温度变化时毛细管内液面直接指示出温度。 　　精密温度计几乎都采用汞作测温媒质。玻璃汞温度计的测量范围为－30～600°C；用汞铊合金代替汞,测温下限可延伸到－60°C；某些有机液体的测温下限可低达－150°C。这类温度计的主要缺点是:测温范围较小；玻璃有热滞现象（玻璃膨胀后不易恢复原状）；露出液柱要进行温度修正等。 　　双金属温度计 　把两种线膨胀系数不同的金属组合在一起，一端固定，当温度变化时，因两种金属的伸长率不同,另一端产生位移,带动指针偏转以指示温度。工业用双金属温度计由测温杆(包括感温元件和保护管)和表盘（包括指针、刻度盘和玻璃护面）组成。测温范围为-80～600°C。它适用于工业上精度要求不高时的温度测量。 　　定压气体温度计 　对一定质量的气体保持其压强不变，采用体积作为温度的标志。它只用于测量热力学温度（见热力学温标），很少用于实际的温度测量。 　　压力测温法 　采用压强作为温度的标志。属于这一类的温度计有工业用压力表式温度计、定容式气体温度计和低温下的蒸气压温度计三种。 　　压力表式温度计 　其密闭系统由温泡、连接毛细管和压力计弹簧组成，在密闭系统中充有某种媒质。当温泡受热时，其中所增加的压力由毛细管传到压力计弹簧。弹簧的弹性形变使指针偏转以指示温度。温泡中的工作媒质有三种：气体、蒸气和液体。①气体媒质温度计如用氮气作媒质，最高可测到500～550°C；用氢气作媒质，最低可测到-120°C。②蒸气媒质温度计常用某些低沸点的液体如氯乙烷、氯甲烷、乙醚作媒质。温泡的一部分容积中放这种液体，其余部分中充满它们的饱和蒸气。③液体媒质一般用水银。 　　这类温度计适用于工业上测量精度要求不高的温度测量。 　　定容气体温度计 　保持一定质量某种气体的体积不变，用其压强变化来指示温度。这种温度计通常由温泡、连接毛细管、隔离室和精密压力计等组成。它是测量热力学温度的主要手段。1968年国际实用温标的大多数定义固定点的指定值都是根据这种温度计的测定结果来确定的。它在温标的建立和研究中起着重要的作用，而很少用于一般测量。 　　蒸气压温度计 　用于低温测量。它是根据化学纯物质的饱和蒸气压与温度有确定关系的原理来测定温度的一种温度计。它由温泡、连接毛细管和精密气压计等组成，工作媒质有氧、氮、氖、氢和氦。充氧的温度计使用范围为54.361～94K,氮为63～84K,氖为24.6～40K,氢为13.81～30K,氦为0.2～5.2K。蒸气压温度计的测温精度高，装置较为复杂，但比气体温度计简单，在测温学实验中常用作标准温度计。 　　电学测温法 　采用某些随温度变化的电学量作为温度的标志。属于这一类的温度计主要有热电偶温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计。 　　热电偶温度计 　是一种在工业上使用极广泛的测温仪器。热电偶由两种不同材料的金属丝组成。两种丝材的一端焊接在一起，形成工作端，置于被测温度处；另一端称为自由端，与测量仪表相连，形成一个封闭回路。当工作端与自由端的温度不同时，回路中就会出现热电动势（见温差电现象）。当自由端温度固定时(如 0°C)，热电偶产生的电动势就由工作端的温度决定。热电偶的种类有数十种之多。有的热电偶能测高达 3000°C的高温，有的热电偶能测量接近绝对零度的低温。 　　电阻温度计 　根据导体电阻随温度的变化规律来测量温度。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件。主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计。低温下还使用铑铁、碳和锗电阻温度计。 　　精密铂电阻温度计目前是测量准确度最高的温度计，最高准确度可达万分之一摄氏度。在-273.34～630.74°C范围内，它是复现国际实用温标的基准温度计。中国还广泛使用一等和二等标准铂电阻温度计来传递温标，用它作标准来检定水银温度计和其他类型温度计。 　　半导体热敏电阻温度计 　利用半导体器件的电阻随温度变化的规律来测定温度，其灵敏度很高。主要用于低精度测量。 　　磁学测温法 　根据顺磁物质的磁化率与温度的关系（见顺磁性）来测量温度。磁温度计主要用于低温范围，在超低温（小于1K）测量中，是一种重要的测温手段。 　　声学测温法 　采用声速作为温度标志，根据理想气体中声速的二次方与开尔文温度成正比的原理来测量温度。通常用声干涉仪来测量声速。这种仪表称为声学温度计。主要用于低温下热力学温度的测定。 　　频率测温法 　采用频率作为温度标志，根据某些物体的固有频率随温度变化的原理来测量温度。这种温度计叫频率温度计。在各种物理量的测量中，频率(时间)的测量准确度最高（相对误差可小到1×10-14）,近些年来频率温度计受到人们的重视，发展很快。石英晶体温度计的分辨率可小到万分之一摄氏度或更小，还可以数字化，故得到广泛使用。此外，核磁四极共振温度计也是以频率作为温度标志的温度计。例如氯酸钾中Cl的共振频率随温度变化，而且不同来源的氯酸钾都具有相同的频率-温度关系。 　　辐射测温法 物体在任何温度下都会发出热辐射(红外线或可见光),辐射测温法采用光谱辐射度（即光谱辐射亮度）或辐射出射度（即辐射通量密度）作为温度标志。它主要依据以下两定律。

geraldwolf

-200比较难，信号放大和冷端补偿都是难点

郝工在线

热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。其特点为测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，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）。 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。热电偶是一种感温元件, 它能将温度信号转换成热电势信号, 通过与电气测量仪表的配合, 就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。在由两种不同材料的导体 A 和 B 所组成的闭合回路中 , 当 A 和 B 的两个接点处于不同温度 T 和 To时, 在回路中就会产生热电势。这就是所谓的塞贝克效应。导体 A 和 B 称为热电极。温度较高的一端 (T 〉叫工作端 ( 通常焊接在一起 )；温度较低的一端 (To 〉叫自由端 ( 通常处于某个恒定的温度下〉。根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度 To=00C 的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。
    　在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电势后, 即可知道被测介质的温度。常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。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。从理论上讲, 任何两种导体都可以配制成热电偶, 但实际上并不是所有材料都能制作热电偶, 故对热电极材料必须满足以下几点：热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势, 热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系；能测量较高的温度, 并在较宽的温度范国内应用, 经长期使用后, 物理、化学性能及热电特性保持稳定；要求材料的电阻温度系数要小, 电阻率高, 导电性能好, 热容量要小；复现性要好, 便于大批生产和互换, 便于制定统一的分度表；机械性能好, 材质均匀；资源丰富, 价格便宜。为了保证热电偶可靠和稳定地工作对热电偶有如下要求：组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。标准化热电偶，按IEC国际标准生产。热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。
5 K- n7 P6 s2 {" X/ N# u; F    S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；
: J, E4 a6 C3 E" Z    R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同；
/ D- ~) m! W8 O1 E/ R5 M2 ~7 U    B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃，短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。
    N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶；
    K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛；
    E分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800℃；
; e3 O6 p0 b) R2 `+ H    J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃)，也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃)，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；
    T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300℃以下的温度。
    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100℃。冷端温度补偿器的型号应与热电偶的型号相符,并在规定温度范围内使用; 冷端温度补偿器与热电偶连接时极性不能接错; 根据补偿器的平衡点温度调整仪表起始点,使指针批示在平衡点温度; 具有自动补偿机构的显示仪表不安装补偿器;补偿器必须定期检查和检定。

) W9 B8 G3 V' p" o! {5 ~) [ 热电偶分度表.pdf (485.24 KB, 下载次数: 6)

2009-9-20 22:50 上传

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