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圖1 熱電偶測量結(jié)構(gòu)示意圖
注意:如上圖所示,熱電偶是有正負(fù)極性的,所以需要確保這些導(dǎo)線連接到正確的極性,否則將會造成明顯的測量誤差
為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,安裝要求如下:
① 組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;
③ 補償導(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;
⑤ 熱電偶對于外界的干擾比較敏感,因此安裝還需要考慮屏蔽的問題。
1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別
屬性 | 熱電阻 | 熱電偶 |
信號的性質(zhì) | 電阻信號 | 電壓信號 |
測量范圍 | 低溫檢測 | 高溫檢測 |
材料 | 一種金屬材料(溫度敏感變化的金屬材料) | 雙金屬材料在(兩種不同的金屬,由于溫度的變化,在兩個不同金屬的兩端產(chǎn)生電動勢差) |
測量原理 | 電阻隨溫度變化的性質(zhì)來測量 | 基于熱電效應(yīng)來測量溫度 |
補償方式 | 3線制和4線制接線 | 內(nèi)部補償和外部補償 |
電纜接點要求 | 電阻直接接入可以更精確的避免線路的的損耗 | 要通過補償導(dǎo)線直接接入到模板;或補償導(dǎo)線接到參比接點,然后用銅制導(dǎo)線接到模板 |
表1 熱電偶與熱電阻的比較
2. 熱電偶的類型和可用模板
2.1熱電偶類型
根據(jù)使用材料的不同,分不同類型的熱電偶,以分度號區(qū)分,分度號代表溫度范圍,且代表每種分度號的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓,熱電偶的分度號有主要有以下幾種。
分度號 | 溫度范圍(℃) | 兩種金屬材料 |
B型 | 0~1820 | 鉑銠—鉑銠 |
C型 | 0~2315 | 鎢3稀土—鎢26 稀土 |
E型 | -270~1000 | 鎳鉻—銅鎳 |
J型 | -210~1200 | 鐵—銅鎳 |
K型 | -270~1372 | 鎳鉻—鎳硅 |
L型 | -200~900 | 鐵—銅鎳 |
N型 | -270~1300 | 鎳鉻硅—鎳硅 |
R型 | -50~1769 | 鉑銠—鉑 |
S型 | -50~1769 | 鉑銠—鉑 |
T型 | -270~400 | 銅—銅鎳 |
U型 | -270~600 | 銅—銅鎳 |
表2 分度號對照表
2.2可用的模板
CPU類型 | 模板類型 | 支持熱電偶類型 |
S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0(8點) | E,J,K,L,N |
6ES7 331-7KB02-0AB0(2點) | E,J,K,L,N | |
6ES7 331-7PF11-0AB0(8點) | B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U | |
S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0(8點) | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U |
6ES7 431-7QH00-0AB0(16點) | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U | |
6ES7 431-7KF00-0AB0(8點) | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U |
表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對應(yīng)熱電偶類型
3. 熱電偶的補償接線
3.1 補償方式
熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變,這樣產(chǎn)生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時冷端的環(huán)境溫度變化,將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性,所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補償?shù)拇胧?br data-filtered="filtered"/>由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時),而測溫點到控制儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本可以用補償導(dǎo)線延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),但補償導(dǎo)線的材質(zhì)要和熱電偶的導(dǎo)線材質(zhì)相同。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變化造成的影響,補償方式見下表。
溫度補償方式 | 說 明 | 接 線 | |
內(nèi)部補償 | 使用模板的內(nèi)部溫度為參比接點進(jìn)行補償,再由模板進(jìn)行處理。 | 直接用補償導(dǎo)線連接熱電偶到模擬量模板輸入端。 | |
外部補償 | 補償盒 | 使用補償盒采集并補償參比接點溫度,不需要模板進(jìn)行處理。 | 可以使用銅質(zhì)導(dǎo)線連接參比接點和模擬量西門子CP5711網(wǎng)卡模板輸入端。 |
熱電阻 | 使用熱電阻采集參比接點溫度,再由模板進(jìn)行處理。 | ||
如果參比接點溫度恒定可以不要熱電阻參考 |
表4 各類補償方式