熱電偶傳感器的原理與發(fā)展應(yīng)用

摘 要傳感器作為測(cè)控系統(tǒng)中對(duì)象信息的入口，它在現(xiàn)代化事業(yè)中的重要性已越益為人們所認(rèn)識(shí)。隨著“信息時(shí)代”的到來(lái)，國(guó)內(nèi)外已將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的科技領(lǐng)域之一。傳感器技術(shù)是以傳感器為核心論述其內(nèi)涵，外延的科學(xué)；也是一門涉及測(cè)量技術(shù)，功能材料，微電子技術(shù)，精密與微細(xì)加工技術(shù)，信息處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等相互結(jié)合形成的密集型綜合技術(shù)。熱電偶傳感器是溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的測(cè)溫器件，他的主要特點(diǎn)就是測(cè)溫圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，便于自動(dòng)控制和集中控制。

【關(guān)鍵詞】熱電偶傳感器的工作原理 溫度測(cè)量 發(fā)展 應(yīng)用

溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過(guò)程都與溫度密切相關(guān)。常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻傳感器等。熱電偶傳感器是目前測(cè)溫度中應(yīng)用最廣泛的熱電式傳感器，其中熱電偶溫度傳感器是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件。熱電偶傳感器屬于自發(fā)電型傳感器，測(cè)量時(shí)可以不需外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，測(cè)溫范圍寬，熱慣性小，準(zhǔn)確度高，輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等優(yōu)點(diǎn)。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，熱電偶傳感器在工業(yè)溫度測(cè)量檢測(cè)與控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

2 熱電偶傳感器的種類

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。所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系，有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分度表。而非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。通常所說(shuō)的熱電偶指的是標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，而在工業(yè)測(cè)量中使用得最多的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶主要有E （鎳鉻 銅鎳）、K （鎳鉻.鎳硅）、J（鐵一銅鎳）、T（銅一銅鎳）四種類型。每種熱電偶材料都有常用的測(cè)溫范圍，如最常用的K型熱電偶，其覆蓋測(cè)量溫區(qū)為；270～1370℃，常使用的溫度范圍為0～600。

3 熱電偶傳感器的應(yīng)用

（1）鋼鐵工業(yè)：用于連續(xù)測(cè)量鋼水的溫度

（2）化工行業(yè)（熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)）

（3）用于反應(yīng)堆測(cè)溫

（4）在天然氣凈化廠中的應(yīng)用

（5）用于電廠溫度的快速測(cè)量，

（6）在建筑節(jié)能檢測(cè)中的應(yīng)用

4 熱電偶傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

太陽(yáng)能發(fā)電是太陽(yáng)能利用的一個(gè)重要方面，目前人們?cè)谔?yáng)能發(fā)電方面已經(jīng)作為大量研究，提出了各種不同的太陽(yáng)能發(fā)電方法，現(xiàn)在應(yīng)用較多的是太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電。這里主要研究的是利用熱電偶的熱電效應(yīng)，將熱電偶串并聯(lián)形成發(fā)電組件，將其熱端采用聚光集熱的方法用太陽(yáng)能集中加熱，冷端由空氣自然冷卻，由此形成一種新型的太陽(yáng)能發(fā)電方式。

隨著現(xiàn)代化儀表的不斷推陳出新和更新?lián)Q代，使儀表的自動(dòng)控制能力方面大大加強(qiáng)。同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用更加廣泛，使自動(dòng)化儀表與計(jì)算機(jī)相連并自動(dòng)良好運(yùn)行也成為可能， 熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)是基于現(xiàn)代化儀表的自控和計(jì)算機(jī)應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)的，比較適用于部分化工企業(yè)中，該系統(tǒng)的核心部分由微機(jī)、數(shù)字多用表、低電勢(shì)自動(dòng)掃描開(kāi)關(guān)、高精度溫控器、熱電偶檢定爐等組成。

近年來(lái)， 國(guó)家對(duì)節(jié)能減排工作非常重視，建筑節(jié)能工作也日趨完善，從2001年以來(lái)建設(shè)部相繼頒布了多個(gè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，如：JG兒34-2001夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；GB50189-2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；JG兒32-200 1采暖居住建筑節(jié)能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；JG 149-2003膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)；JG兒44-20049[-墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程及GB5041 1-2007建筑節(jié)能工程施工驗(yàn)收規(guī)范等。但據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)節(jié)能建筑的質(zhì)量及管理水平仍然參差不齊，建筑用能浪費(fèi)還相當(dāng)嚴(yán)重，節(jié)能潛力尚未充分發(fā)揮。因此，節(jié)能工作任重道遠(yuǎn)。要達(dá)到建筑物的節(jié)能要求， 自然離不開(kāi)優(yōu)質(zhì)的建保溫材料及其構(gòu)件。為了確保建筑節(jié)能制品保溫性能的可靠性，為設(shè)計(jì)工作者提供確切可靠的建筑材料熱物理性能數(shù)據(jù)，就必須對(duì)建筑材料及其制品進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)方法多樣，其檢測(cè)設(shè)備也不盡相同，尤其是當(dāng)熱流計(jì)反復(fù)使用久了會(huì)變型或翹曲，熱流系數(shù)會(huì)改變，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響非常之大。在測(cè)量溫度時(shí)，采用熱電偶傳感器性能穩(wěn)定，測(cè)溫準(zhǔn)確。

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作者簡(jiǎn)介

張曉霞（1981-），女，甘肅省白銀市人。現(xiàn)為甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)殡姎夤こ獭⒆詣?dòng)控制。

作者單位

甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅省天水市 741001