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

　    在使用過(guò)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(shí)到熱電偶，尤其是冷（參考）接頭是如何工作的，因此他們?cè)跍y(cè)量和校準(zhǔn)可能會(huì)出錯(cuò)。

為了能夠討論冷端，我們首先要簡(jiǎn)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(huì)深入理論科學(xué)，但會(huì)更加注重實(shí)際考慮因素，當(dāng)您在典型的過(guò)程工廠中使用熱電偶測(cè)量和校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)該知道的事情。

   術(shù)語(yǔ)：冷端或參考連接點(diǎn)

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

模具油鎧裝熱電偶元件 ：

    模具油鎧裝熱電偶元件 是過(guò)程工廠中非常常見(jiàn)的溫度變送器。模具油鎧裝熱電偶元件 幾乎沒(méi)有什么好處，可以廣泛使用。它們可用于測(cè)量非常高的溫度，遠(yuǎn)高于RTD（電阻溫度檢測(cè)器）。 模具油鎧裝熱電偶元件也是一種非常堅(jiān)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?cè)谠S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(duì)便宜的變送器，并且模具油鎧裝熱電偶元件 測(cè)量電路不像熱電阻電路那樣需要激勵(lì)電流，因此電路就是這樣，制造起來(lái)更簡(jiǎn)單。有許多不同的模具油鎧裝熱電偶元件類型針對(duì)不同的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

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

但考慮到冷端和測(cè)量電路中的所有結(jié)點(diǎn)，它并不總是如此簡(jiǎn)單。

? 讓我們開(kāi)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(lái)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(lái)測(cè)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(diǎn)進(jìn)入不同溫度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱電流，導(dǎo)致開(kāi)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(jiǎn)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(cè)量溫度的點(diǎn)。兩個(gè)“Tcj”是冷端的溫度。

上面的解釋有些簡(jiǎn)化，因?yàn)闊犭妷簩?shí)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(shí)際產(chǎn)生電壓的連接點(diǎn)，而是沿著電線的溫度梯度。通過(guò)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(diǎn)。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(jiān)持實(shí)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(huì)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(huì)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(gè)字母，例如K，R，S，J，K等類型。

    一些最常見(jiàn)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(shí)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(guó)際）和ANSI（美國(guó)），但也有許多其他標(biāo)準(zhǔn)，如日本，法國(guó)，英國(guó)，荷蘭，德國(guó)等標(biāo)準(zhǔn)。不幸的是，通過(guò)顏色識(shí)別類型有點(diǎn)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(cè)量較低的溫度，使用更敏感的類型顯然會(huì)更好，因?yàn)樗鼈兲峁└叩碾妷?，更容易測(cè)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(huì)詳細(xì)介紹。

?   上圖說(shuō)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(duì)不同的熱電偶類型有不同的精度規(guī)格。測(cè)量設(shè)備或校準(zhǔn)器通常具有電壓指定的電壓測(cè)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(cè)量裝置（校準(zhǔn)器）示例

?   讓我們看看兩個(gè)極端：在200°C溫度下的E和B型。E型在200°C時(shí)的靈敏度（塞貝克系數(shù)）約為74μV/°C，而B(niǎo)型在200°C時(shí)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(cè)量設(shè)備可以測(cè)量4μV的電氣精度，這意味著它可以在200°C時(shí)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(cè)量設(shè)備/校準(zhǔn)器對(duì)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(qǐng)小心！通常這意味著規(guī)格/數(shù)據(jù)表已在營(yíng)銷部門(mén)而非技術(shù)部門(mén)完成。

    這不太現(xiàn)實(shí)。

    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(shí)踐中沒(méi)有太大意義，因?yàn)椴煌愋偷撵`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(gè)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)：