Overzicht van thermokoppel-temperatuurmeetinstrumenten?

Er zijn veel temperatuurmeetinstrumenten in de industriële productie, en thermokoppel-temperatuurmeetinstrumenten zijn daar een van. Het is samengesteld uit twee geleiders of halfgeleiders waarvan de twee uiteinden aan elkaar zijn gelast of gedraaid om een ​​gesloten circuit te vormen, dat het temperatuurverschil tussen de twee punten gebruikt om elektromotorische kracht en arbeid te genereren. Er zijn veel soorten thermokoppels en verschillende classificatiemethoden zijn ook verschillend. Volgens de vereisten van industriële standaardisatie kunnen ze in twee typen worden verdeeld: gestandaardiseerde thermokoppels en niet-standaard thermokoppels. Thermokoppels zijn een van de specifieke toepassingen van de thermo-elektrische effecttheorie en hebben een breed scala aan toepassingen bij temperatuurmeting. Ze hebben de voordelen van een eenvoudige structuur, stabiele prestaties en eenvoudige constructie. Thermokoppels kunnen, wanneer ze worden gebruikt in combinatie met weergave-instrumenten, metingen op afstand, automatische registratie en automatische temperatuurregeling realiseren.
1. Soorten temperatuurmeetinstrumenten en thermokoppels voor temperatuurmeting
Er zijn veel soorten temperatuurmeetinstrumenten, en met de ontwikkeling van wetenschap en technologie en de behoeften van moderne industriële technologie wordt de technologie voor temperatuurmeting voortdurend verbeterd en uitgebreid. Vanwege het toenemende bereik van temperatuurmetingen zijn er verschillende temperatuurmeetinstrumenten vervaardigd volgens verschillende eisen, waaronder voornamelijk LCD-thermometers, optische pyrometers, halfgeleiderthermometers, roterende thermometers, drukthermometers, glazen buisthermometers, aanwijsthermometers, hogetemperatuurthermometers, thermokoppelthermometers, weerstandsthermometers, gasthermometers en thermokoppelthermometers.
Afhankelijk van de verschillende doeleinden, installatiemethoden en structurele vormen van thermokoppels, kunnen ze in twee categorieën worden verdeeld: gewone thermokoppels en gepantserde thermokoppels. De meest gebruikte thermokoppels, gebaseerd op hun schaalverdelingsnummers, omvatten S, R, B, N, K, E, J, T, enzovoort. Onder hen behoren S, R en B tot thermokoppels van edelmetaal, terwijl N, K, E, J en T tot goedkope metalen thermokoppels behoren.

Het kenmerk van de S-klasse is de sterke antioxiderende werking en is geschikt voor continu gebruik in oxiderende en inerte atmosferen. De gebruikstemperatuur op lange termijn is 1400 graden en de gebruikstemperatuur op korte termijn is 1600 graden. Van alle thermokoppels heeft de S-schaal het hoogste nauwkeurigheidsniveau en wordt deze meestal gebruikt als standaard thermokoppel; Vergeleken met de S-index heeft de R-index een thermische elektromotorische kracht die ongeveer 15% hoger is, en de overige prestaties zijn vrijwel identiek; De thermische elektromotorische kracht van de B-index is extreem klein bij kamertemperatuur, dus compensatiedraden zijn over het algemeen niet nodig tijdens de meting. De gebruikstemperatuur op lange termijn is 1600 graden en de gebruikstemperatuur op korte termijn is 1800 graden. Het kan worden gebruikt in oxiderende of neutrale atmosferen, maar ook voor kortdurend gebruik onder vacuümomstandigheden. De kenmerken van het thermokoppel van N-kwaliteit zijn een sterke oxidatieweerstand bij hoge temperaturen bij 1300 graden, goede stabiliteit op lange termijn van de thermo-elektrische kracht en reproduceerbaarheid van thermische cycli op korte termijn, goede weerstand tegen nucleaire straling en lage temperaturen, en kunnen de S-kwaliteit thermokoppel; Het kenmerk van K-schaal is de sterke antioxiderende werking en is geschikt voor continu gebruik in oxiderende en inerte atmosferen. De gebruikstemperatuur op lange termijn is 1000 graden en de gebruikstemperatuur op korte termijn is 1200 graden. De meest gebruikte van alle thermokoppels; Het kenmerk van de E-index is dat van de veelgebruikte thermokoppels de thermo-elektrische elektromotorische kracht de hoogste is, wat betekent dat deze de hoogste gevoeligheid heeft. Het wordt aanbevolen om continu te gebruiken in een oxiderende en inerte atmosfeer bij een temperatuur van 0-800 graad; Het kenmerk van J-grade is dat het zowel in oxiderende atmosferen (met een boventemperatuurgrens van 750 graden) als in reducerende atmosferen (met een boventemperatuurgrens van 950 graden) kan worden gebruikt en bestand is tegen H2- en CO-gascorrosie. Het wordt meestal gebruikt in de raffinage en de chemische industrie; Het kenmerk van de T-schaal is dat deze het hoogste nauwkeurigheidsniveau heeft van alle goedkope metalen thermokoppels en meestal wordt gebruikt om temperaturen onder de 300 graden te meten.
2. Het basisprincipe van thermokoppeltemperatuurmeting
De reden waarom thermokoppels kunnen worden gebruikt om temperatuur te meten, is omdat ze temperatuursignalen omzetten in thermo-elektrische signalen, die vervolgens via elektrische instrumenten worden omgezet in de temperatuur van het gemeten medium. Het basisprincipe van thermokoppeltemperatuurmeting is dat twee homogene geleiders met verschillende samenstellingen een gesloten circuit vormen. Wanneer er aan beide uiteinden een temperatuurgradiënt is, loopt er stroom door het circuit en is er een thermo-elektrische elektromotorische kracht tussen de twee uiteinden

De reden voor het genereren van thermo-elektrische elektromotorische kracht is te wijten aan de verschillende elektronendichtheden van verschillende geleidermaterialen. Zelfs als hetzelfde geleidermateriaal verschillende temperaturen heeft, is de elektronendichtheid niet hetzelfde. Wanneer heterogene metalen A en B een gesloten circuit vormen, vanwege de verschillende temperaturen van de contacten A en B, is de vrije elektronendichtheid hoger in de hoge temperatuurgebieden van dezelfde geleider, terwijl de vrije elektronendichtheid lager is in de lage temperatuurgebieden. . Daarom moet in het gesloten circuit de hoge vrije elektronendichtheid diffunderen naar de gebieden met lage vrije elektronendichtheid, wat resulteert in een "netto" ladingsstroom in het circuit, dat wil zeggen dat er een elektromotorische kracht eAB in het circuit is, die de reden voor het genereren van Seebeck-elektromotorische kracht. Wanneer het materiaal van de hete elektrode is gefixeerd, houdt de thermische elektromotorische kracht alleen verband met de temperatuur van de twee contacten. In een gesloten circuit bestaande uit een paar heterogene metalen A en B zal, als het verbindingspunt A wordt verwarmd, de temperatuur van de twee contacten A en B verschillend zijn. Als de temperatuur anders is, wordt er een stroom gegenereerd, waardoor de op het circuit aangesloten ampèremeter afbuigt. De stroom die in het thermokoppelcircuit wordt gegenereerd, wordt thermische stroom genoemd. A. B wordt een thermo-elektrische elektrode genoemd en contact a is met elkaar verbonden door middel van lassen. Bij het meten van de temperatuur wordt deze in het gemeten temperatuurveld geplaatst, ook wel het meeteinde of werkeinde genoemd. Contact b vereist doorgaans een constante temperatuur, ook wel het referentie-uiteinde of het vrije uiteinde genoemd.
De grootte van het thermo-elektrische potentieel houdt verband met het verschil tussen t en t0. Wanneer de materialen van de twee thermo-elektrische elektroden van een thermokoppel bekend zijn, bepaalt de distributietheorie van het thermo-elektrische potentieel in het thermokoppelcircuit dat het thermo-elektrische potentiaalverschil tussen de twee uiteinden van het thermokoppel kan worden uitgedrukt door de volgende vergelijking:
EAB (t, t{{0}})=EAB (t) - EAB (t0)
In de formule is EAB (t, t0) - thermo-elektrisch potentieel van thermokoppel
EAB (t) - thermo-elektrisch potentieel aan het werkuiteinde bij temperatuur t;
EAB (t{{0}}) - Het thermo-elektrische potentieel aan het koude uiteinde bij een temperatuur van t0.
Uit de bovenstaande vergelijking blijkt dat wanneer de temperatuur van het gemeten medium aan het werkuiteinde verandert, het thermo-elektrische potentieel ook verandert. Zolang EAB (t, t{{0}}) dus wordt gemeten en EAB (t0) bekend is, kan EAB (t) worden verkregen. De thermo-elektrische potentiaal kan naar het weergave-instrument worden gestuurd voor indicatie of registratie, of naar de microcomputer voor verwerking, om de temperatuur t-waarde aan het meetuiteinde te verkrijgen.

3. De belangrijkste voor- en nadelen van thermokoppeltemperatuurmeting
Thermokoppels zijn een van de meest gebruikte temperatuurdetectiecomponenten in de industrie en hun voordelen zijn onder meer:
① Hoge meetnauwkeurigheid. Door het directe contact tussen het thermokoppel en het meetobject wordt dit niet beïnvloed door het tussenmedium.
② Groot meetbereik. Veelgebruikte thermokoppels kunnen continu meten van -50 tot 1600 graden, en sommige speciale thermokoppels
De laagst waarneembare temperatuur is -271-2800 graad , zoals goud, ijzer, nikkel, chroom en wolfraamrenium.
③ Eenvoudige constructie en handig gebruik. Thermokoppels zijn meestal samengesteld uit twee verschillende soorten metaaldraden en zijn niet beperkt door grootte of begin. Ze zijn voorzien van een beschermhoes aan de buitenkant, waardoor ze erg handig in gebruik zijn.
Thermokoppels hebben echter ook tekortkomingen, zoals het gebruik van een constante referentietemperatuur, anders zullen de meetresultaten vertekend zijn; Bij gebruik bij hoge temperaturen of langdurig gebruik treedt degradatie op onder invloed van het geteste medium of de atmosfeer (zoals oxidatie, reductie, enz.), waardoor de levensduur wordt verkort.
4. Huidige onderzoeksstatus en ontwikkelingstrend van thermokoppeltemperatuurmeting in China
Thermokoppels worden vooral gebruikt om hogere temperaturen te meten. Wat betreft de ontwikkelingsstatus van thermokoppels op hoge temperatuur in China, verwijzen thermokoppels op hoge temperatuur over het algemeen naar thermokoppels boven 1300 graden, inclusief platina rhodium 10 platina thermokoppels, platina rhodium 13 platina thermokoppels, platina rhodium 30 platina rhodium 6 thermokoppels, wolfraam rhenium 5 wolfraam rhenium 25 thermokoppels, platina rhodium 40 platina rhodium 20 thermokoppels, iridium rhodium thermokoppels, siliciumcarbide grafiet thermokoppels, enzovoort. Momenteel zijn thermokoppels voor temperatuurmeting van het contacttype de meest betrouwbare temperatuurmeetmethode. Afgezien van het gebruik van optische pyrometers en infraroodthermometers in vacuüm-, middenfrequentie- en hoogfrequente gebieden die niet geschikt zijn voor temperatuurmetingen met thermokoppels, zijn er feitelijk geen andere materialen of technologieën die deze kunnen vervangen.
Vanuit de huidige situatie is de belangrijkste ontwikkelingstrend het verbeteren van de corrosieweerstand en oxidatieweerstand door middel van technologische middelen om de levensduur te verbeteren.