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热电偶的优缺点你了解哪些

2022-02-14 16:11:45

优点:

a.温度范围广:从低温到喷气引擎废气,热电偶适用于大多数实际的温度范围。热电偶测量温度范围在–200°C至+2500°C之间,具体取决于所使用的金属线。

b.坚固耐用:热电偶属于耐用器件,抗冲击振动性好,适合于危险恶劣的环境。

c.响应快:因为它们体积小,热容量低,热电偶对温度变化响应快,尤其在感应接合点裸露时。它们可在数百毫秒内对温度变化作出响应。

d.无自发热:由于热电偶不需要激励电源,因此不易自发热,其本身是安全的。

热电偶

缺点:

a.信号调理复杂:将热电偶电压转换成可用的温度读数必须进行大量的信号调理。一直以来,信号调理耗费大量设计时间,处理不当就会引入误差,导致精度降低。

b.精度低:除了由于金属特性导致的热电偶内部固有不精确性外,热电偶测量精度只能达到参考接合点温度的测量精度,一般在1°C至2°C内。

c.易受腐蚀:因为热电偶由两种不同的金属所组成,在一些工况下,随时间而腐蚀可能会降低精度。因此,它们可能需要保护;且保养维护必不可少。

d.抗噪性差:当测量毫伏级信号变化时,杂散电场和磁场产生的噪声可能会引起问题。绞合的热电偶线对可能大幅降低磁场耦合。使用屏蔽电缆或在金属导管内走线和防护可降低电场耦合。测量器件应当提供硬件或软件方式的信号过滤,有力抑制工频频率(50 Hz/60 Hz)及其谐波。

热电偶和热电阻的选择要素

我们可以根据以下要素来进行热电偶和热电阻的选择。

需要测量的温度范围:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下看应用环境来选择。

测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点”温,热电阻通常用于测量空间温度。

冷端补偿

由于热电效应的原理。因此,需要一个额外的温度传感器来测量参考点温度,此参考点也就是我们常说的冷端补偿点。

常见的几种冷端补偿传感器分别如下:

1.热敏电阻:响应快、封装小。但要求线性,精度有限,尤其在宽温度范围内。要求激励电流,会产生自发热,引起漂移。结合信号调理功能后的整体系统精度差,只适合测量精度低、低成本的应用场合。

2.电阻式温度测量器(RTD):RTD相比热敏电阻,更佳精确、稳定且特性线性,但封装尺寸和成本,相对热敏电阻高。因为需要良好匹配的激励源和采样电路,所以设计相对更复杂,需要的外围器件更好。用RTD作为冷端补偿的热电偶测量系统,通常对系统级精密度要求更高。

3.集成式温度传感器:集成温度传感器是一种以半导体工艺制成的集成式测温元件。通过半导体工艺技术,将测温等模拟单元获得的信息数字化输出,高集成度,可获得远低于1°C的系统级精度。外围电路设计简单,可直接和MCU进行通讯,同样针对高精度热电偶采集系统的冷端补偿方案,使用和设计都为简单。


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