工業(yè)經(jīng)常需要測試控制旋轉(zhuǎn)爐內(nèi)、加熱軸的溫度,實驗室需要測試新材料熱性能,都需要用到熱電阻。同時需要觀察記錄相關(guān)的數(shù)據(jù),因此離不開導(dǎo)電滑環(huán)這個部件,但是該如何選擇導(dǎo)電滑環(huán)才能使得誤差、偏差減小到最小無誤差,這是很多工程設(shè)計人員頭疼的地方。
選擇了錯誤的導(dǎo)電滑環(huán),溫差偏移量甚至超出了實際的溫度變化量。本文根據(jù)奔聯(lián)電子多年設(shè)計熱電阻滑環(huán)、熱電偶
導(dǎo)電滑環(huán)的經(jīng)驗,進(jìn)行了以下總結(jié)。
要想選擇合適的滑環(huán),必須先確定測溫系統(tǒng)的種類,通常使用的測溫系統(tǒng)有熱電阻型和熱電偶型,以下先分析兩種測溫系統(tǒng)的區(qū)別:
熱電偶
熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一,熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路,如兩連接端溫度不同,則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其優(yōu)點是:
?、贉y量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。
?、跍y量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量,某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。
?、蹣?gòu)造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來非常方便。
1.熱電偶測溫基本原理
將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
2.熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成
?。?)熱電偶的種類
常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。
標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。
(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對它的結(jié)構(gòu)要求如下:
?、俳M成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;
②兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;
?、垩a償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;
④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
3.熱電偶冷端的溫度補償
由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。
在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
熱電阻
熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。
1、熱電阻測溫原理及材料
熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
2、熱電阻的類型
?。?)普通型熱電阻
從熱電阻的測溫原理可知,被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。
?。?)鎧裝熱電阻
鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,最小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點:①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測量滯后?。虎跈C(jī)械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長。
?。?)端面熱電阻
端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度,適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
?。?)隔爆型熱電阻
隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量,此種工況下需要使用奔聯(lián)電子生產(chǎn)的專用防爆滑環(huán)。
根據(jù)測溫裝置的不同,熱電偶性和熱電阻型測溫原理的不同,
滑環(huán)的結(jié)構(gòu)材料和滑環(huán)相應(yīng)的控制參數(shù)各有不同,奔聯(lián)電子研發(fā)出了適合于熱電偶滑環(huán)、熱電阻滑環(huán),針對不同的要求,使用不同的滑環(huán)接觸材料、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線等確保因?qū)щ娀h(huán)引起的溫度誤差達(dá)到最小。同時根據(jù)使用環(huán)境的溫度,還有高溫型導(dǎo)電滑環(huán)、低溫型導(dǎo)電滑環(huán)等可供選擇。