3月 292012
 

1821年,托马斯•塞贝克(Thomas Seebeck)发现了一个物理现象,当把两种不同金属的两端连接起来并加热其中一端时,热电电路上会出现连续的电流。如果另一端也被断开,就可以测量到与被加热结点(测量点或“热”结点)和断开端(参考点或“冷”结点)之间温差成正比的电压。这一物理特性称为塞贝克效应,它是热电偶传感器的基础。

热电偶有几个优势,使其可以广泛使用在许多应用中,例如工业、医疗和家电等行业。与其他流行的温度传感器相比,例如远程温度二极管器(RTD)、热敏电阻、IC传感器等,热电偶最为坚固,也最便宜,而且可以在最大温度范围内工作。此外,由于热电偶是无源传感器,不需要通过电刺激来进行操作,从而可最大限度地降低系统的复杂性。在其许多优势当中,重要的是用户在通过热电偶进行设计时,要充分认识其电气特性。

根据用来形成热电偶结的金属类型不同,热电偶传感器可分为不同校准类型(即K型、J型等)。根据校准类型,热电偶具有某一温度范围的灵敏度(mV/℃),以及在该温度范围内的非线性电压曲线。例如,K型热电偶的平均灵敏度约为41 mV/℃,    高温热电偶工作温度范围为200℃至1250℃。在其工作温度范围内热电偶的电压曲线是非线性的,这在图1中可以看到。

在用热电偶进行设计时,重要的是用户要明白热电偶是双极性的,  热电阻     因为这意味着它可以产生一个正电压或负电压,而这取决于所测得的温度是否分别高于或低于系统温度。

如前所述,热电偶产生的电压数值与测量的结点之间的温差有关,热电偶       该结点位于被测环境中,而参考结点通常是在测量系统环境中。这意味着,热电偶只能发现两点之间的温差,而不能测量绝对温度。如果要确定被测环境的绝对温度,则需要确定参考结点的温度和绝对温度计算因数。        补偿导线    这种技术被称为“冷结补偿”,它可以通过使用一个温度传感器(如德州仪器的LM94022)来进行处理,温度传感器靠近测量系统中的参考结点。该温度传感器应该与电路板等温连接,以尽量减少任何潜在的温度梯度。

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