一,基本知识
1,热电偶
热电偶(thermocouple)是温度测量装置中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电压信号,通过电路处理和程序转换成被测介质的温度。
2,热电偶种类
1、K型热电偶镍铬(镍硅(镍铝)热电偶)
K型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶,可测量0~1300℃的介质温度,适宜在氧化性及惰性气体中连续使用,短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃,其热电势与温度的关系近似线性,是目前用量最大的热电偶。然而,它不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用;当氧分压较低时,镍铬极中的铬将择优氧化,使热电势发生很大变化,但金属气体对其影响较小,因此,多采用金属制保护管。
2、S型热电偶(铂铑10-铂热电偶)
该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金,负极为纯铂。
3、E型热电偶(镍铬-铜镍[康铜]热电偶)
E型热电偶为一种较新产品,正极为镍铬合金,负极为铜镍合金(康铜)。其最大特点是在常用的热电偶中,其热电势最大,即灵敏度最高;它的应用范围虽不及K型偶广泛,但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下,常常被选用;使用中的限制条件与K型相同,但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。
4、N型热电偶(镍铬硅-镍硅热电偶)
该热电偶的主要特点:在1300℃以下调温抗氧化能力强,长期稳定性及短期热循环复现性好,耐核辐射及耐低温性能好,另外,在400~1300℃范围内,N型热电偶的热电特性的线性比K型偶要好;但在低温范围内(-200~400℃)的非线性误差较大,同时,材料较硬难于加工。
5、J型热电偶(铁-康铜热电偶)
J型热电偶:该热电偶的正极为纯铁,负极为康铜(铜镍合金),具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中,温度范围从-200~800℃,但常用温度只在500℃以下,因为超过这个温度后,铁热电极的氧化速率加快,如采用粗线径的丝材,尚可在高温中使用且有较长的寿命;该热电偶能耐氢气(H2)及一氧化碳(CO)气体腐蚀,但不能在高温(例如500℃)含硫(S)的气氛中使用。
6、R型热电偶(铂铑13-铂热电偶)
该热电偶的正极为含13%的铂铑合金,负极为纯铂,同S型相比,它的电势率大15%左右,其它性能几乎相同,该种热电偶在日本产业界,作为高温热电偶用得最多,而在中国,则用得较少。
7、T型热电偶(铜-铜镍热电偶)
T型热电电偶:该热电偶的正极为纯铜,负极为铜镍合金(也称康铜),其主要特点是:在贱金属热电偶中,它的准确度最高、热电极的均匀性好;它的使用温度是-200~350℃,因铜热电极易氧化,并且氧化膜易脱落,故在氧化性气氛中使用时,一般不能超过300℃,在-200~300℃范围内,它们灵敏度比较高,铜-康铜热电偶还有一个特点是价格便宜,是常用几种定型产品中最便宜的一种。
3.资料
TI官方文档热电偶的测量方法(英文):
https://www.ti.com/lit/an/sbaa274/sbaa274.pdf?ts=1658066099397
TI文档使用ADS1115测量温度(中文):
https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhcaao6a/zhcaao6a.pdf
4,处理方法
模拟温度传感器输出传递函数不是线性的。需要从查找表中进行插值或根据多项式方程进行计算
来准确确定温度
如果使用adc,应该用类似下图方法,滤波
5,温度传感器
PT100 —德国贺利氏(Heraeus)的
工业用标准热电阻IEC751
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