열전대, 온도 센서 중 하나

온도 센서는 널리 사용되며 여러 유형으로 제공됩니다., 그러나 주요 공통 유형은 다음과 같습니다: 열전대 (PT100/PT1000), 열전퇴, 서미스터, 저항 온도 감지기, 및 IC 온도 센서. IC 온도 센서에는 두 가지 유형이 포함됩니다: 아날로그 출력 센서 및 디지털 출력 센서. 온도 센서의 재료 및 전자 성분 특성에 따라, 그것들은 두 가지 범주로 나뉩니다: 열 저항 및 열전대. 열전대는 합리적인 정확도로 광범위한 온도를 비용 효율적으로 측정하기 위한 업계 표준 방법이 되었습니다.. 보일러에서 최대 약 +2500°C까지 다양한 용도로 사용됩니다., 온수기, 오븐, 항공기 엔진 등을 예로 들 수 있습니다..

플래티넘 르코 디움 열전대 고온 저항성을 입력하십시오 1600 도관 튜브도

PT100 온도 센서 바늘 프로브 열전대

3-와이어 PT100 백금 저항성 열전대가 차폐 케이블

(1) 열전대의 기본 정의
열전대는 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 온도 감지 요소 중 하나입니다.. 열전대의 작동 원리는 Seebeck 효과를 기반으로합니다., 다른 구성 요소의 두 도체가 양쪽 끝에 연결되어 루프를 형성하는 물리적 현상입니다.. 두 연결 끝의 온도가 다른 경우, 루프에서 열 전류가 생성됩니다.

산업용 온도 측정에서 가장 널리 사용되는 온도 센서 중 하나로, 열전대, 백금 열 저항기와 함께, 거의 설명합니다 60% 온도 센서의 총 수 중. 열전대는 일반적으로 액체의 표면 온도를 직접 측정하기 위해 디스플레이 기기와 함께 사용됩니다., 증기, 기체 매체 및 고체 범위 -40 다양한 생산 공정에서 1800 ° C까지. 장점에는 높은 측정 정확도가 포함됩니다, 넓은 측정 범위, 간단한 구조와 쉬운 사용.

(2) 열전대 온도 측정의 기본 원리
열전대는 온도를 직접 측정하여 열전 전위 신호로 변환 할 수있는 온도 감지 요소입니다.. 신호는 전기 기기를 통해 측정 된 매체의 온도로 변환됩니다.. 열전대의 작동 원리는 다른 구성 요소의 두 도체가 폐쇄 루프를 형성한다는 것입니다.. 온도 구배가 존재하는 경우, 전류는 루프를 통과하고 열전 전위를 생성합니다., 이것이 Seebeck 효과입니다. 열전대의 두 도체를 열전대라고합니다, 그 중 한쪽 끝은 작업 끝입니다 (더 높은 온도) 다른 쪽 끝은 자유 끝입니다 (일반적으로 일정한 온도에서). 열전 전위와 온도의 관계에 따라, 열전대 스케일이 만들어집니다. 다른 열전대마다 스케일이 다릅니다.

세 번째 금속 재료가 열전대 루프에 연결된 경우, 재료의 두 접촉의 온도가 동일하다면, 열전대에 의해 생성 된 열전 전위는 변경되지 않으며 세 번째 금속의 영향을받지 않습니다.. 그러므로, 열전대의 온도를 측정 할 때, 측정 기기를 연결하여 열전 전위를 측정하여 측정 된 배지의 온도를 결정할 수 있습니다.. 열전대 용접기 도체 또는 반도체 A 및 B는 폐쇄 루프로.

열전대 용접 2 개의 도체 또는 반도체 A 및 B가 서로 다른 재료의 A 및 B를 함께 사용하여 폐쇄 루프를 형성합니다., 그림에 표시된 것처럼.

두 부착점 사이에 온도차가 있는 경우 1 그리고 2 지휘자 a와 b, 둘 사이에 기전력이 발생한다, 따라서 루프에서 특정 크기의 전류를 형성합니다.. 이러한 현상을 열전효과라 한다. 열전대는이 효과를 사용하여 작동합니다.

다른 구성 요소의 두 가지 도체 (열전대 와이어 또는 뜨거운 전극이라고합니다) 루프를 형성하기 위해 양쪽 끝에 연결됩니다. 접합의 온도가 다를 때, 루프에서 전자력이 생성됩니다. 이러한 현상을 열전효과라 한다, 그리고이 전자 력을 열전 전위라고합니다. 열전대는이 원리를 사용하여 온도를 측정합니다. 그 중, 매체의 온도를 측정하는 데 직접 사용되는 끝을 작업 끝이라고합니다. (측정 엔드라고도합니다), 다른 쪽 끝을 콜드 엔드라고합니다 (보상 종료라고도합니다); 콜드 엔드는 디스플레이 기기 또는 일치하는 악기에 연결됩니다., 디스플레이 기기는 열전대에 의해 생성 된 열전 전위를 나타냅니다..

열전대. 열전대의 열전 전위를 연구 할 때, 다음과 같은 문제를 기록해야합니다:
1) 열전대의 열전 전위는 열전대의 두 끝 사이의 온도 차이의 함수입니다., 열전대의 두 끝 사이의 온도 차이가 아닙니다..
2) 열전대에 의해 생성 된 열전 전위의 크기는 열전대의 길이와 직경과 관련이 없습니다., 그러나 열전대 재료의 구성과 두 끝 사이의 온도 차이에만 해당됩니다., 열전대 재료가 균일 한 경우.
3) 열전대의 두 열전대 와이어의 재료 조성을 결정한 후, 열전대의 열전 전위의 크기는 열전대의 온도 차이와 관련이 있습니다.. 열전대의 차가운 끝의 온도가 일정하게 유지되는 경우, 열전대의 열전 전위는 작동 종일 온도의 단일 값 기능입니다..
일반적으로 사용되는 열전대 재료는 다음과 같습니다:
(3) 열전대의 유형 및 구조
유형
열전대는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 표준 열전대 및 비표준 열전대. 소위 표준 열전대는 국가 표준이 열전 전위와 온도 사이의 관계를 규정하는 열전대를 말합니다., 허용 오류, 통합 표준 스케일이 있습니다. 선택할 수있는 일치하는 디스플레이 악기가 있습니다. 비 표준화 된 열전대, 일반적으로 통일 된 규모가 없습니다. 그들은 주로 특정 특별한 경우에 측정에 사용됩니다..

열전대의 기본 구조:
산업용 온도 측정에 사용되는 열전대의 기본 구조에는 열전대 와이어가 포함됩니다., 절연 튜브, 보호 튜브 및 정션 박스, 등.

일반적으로 사용되는 열전대 와이어 및 그 특성:
ㅏ. 백금-로디움 10- 플래티넘 열전대 (졸업 수의 s, 단일 플래티넘-로디움 열전대라고도합니다). 이 열전대의 양의 전극은 백금-로디움 합금을 함유하는 것입니다. 10% 로듐, 음의 전극은 순수한 백금입니다;

특징:
(1) 안정적인 열전 성능, 강한 산화 저항, 산화 대기에서 지속적인 사용에 적합합니다, 장기 사용 온도는 1300 °에 도달 할 수 있습니다, 1400 ℃를 초과 할 때, 공중에서도, 순수한 백금 와이어가 재결정됩니다, 곡물을 거칠고 부러 뜨립니다;
(2) 높은 정밀도. 모든 열전대 중에서 가장 높은 정확도 등급이며 일반적으로 표준으로 사용되거나 더 높은 온도를 측정합니다.;
(3) 광범위한 사용, 양호한 균일 성과 상호 교환 성;
(4) 주요 단점은 다음과 같습니다: 작은 차동 열전 전위, 너무 낮은 감도; 비싼 가격, 낮은 기계적 강도, 환원 대기 또는 금속 증기 조건에서 사용하기에 적합하지 않음.

비. 백금-로디움 13- 플래티넘 열전대 (졸업 번호 R, 단일 플래티넘-로디움 열전대라고도합니다) 이 열전대의 양의 전극은 백금-로디움 합금을 함유하는 것입니다. 13%, 음의 전극은 순수한 백금입니다. s 유형과 비교합니다, 잠재적 인 비율은 거의 없습니다 15% 더 높은. 다른 속성은 거의 동일합니다. 이 유형의 열전대는 일본 산업에서 고온 열전대로 가장 많이 사용됩니다., 그러나 중국에서는 덜 사용됩니다;

씨. 백금-로디움 30- 플래티넘-로디움 6 열전대 (부서 번호 b, 이중 플래티넘-로디움 열전대라고도합니다) 이 열전대의 양의 전극은 백금-로디움 합금을 함유하는 것입니다. 30% 로듐, 음성 전극은 백금-로디움 합금을 함유 한 것입니다 6% 로듐. 실온에서, 열전 전위는 매우 작습니다, 따라서 보정 와이어는 일반적으로 측정 중에 사용되지 않습니다, 냉기 온도 변화의 영향은 무시할 수 있습니다.. 장기 사용 온도는 1600 °입니다, 단기 사용 온도는 1800 ℃이다. 열전 전위는 작기 때문입니다, 감도가 높은 디스플레이 기기가 필요합니다.

타입 B 열전대는 산화 또는 중성 대기에 사용하기에 적합합니다., 진공 대기에서 단기 사용에도 사용할 수 있습니다.. 환원 분위기에서도, 그것의 삶은입니다 10 에게 20 타입 B의 시간. 타임스. 전극은 백금-로디움 합금으로 만들어지기 때문입니다, 그것은 백금-로디움-플래티넘 열전대의 음의 전극의 모든 단점이 없습니다.. 고온에서 큰 결정화 경향은 거의 없습니다., 그리고 그것은 더 큰 기계적 강도를 가지고 있습니다. 동시에, 불순물의 흡수 또는 로듐의 이동에 영향을 미치기 때문입니다., 장기 사용 후에도 열전 가능성이 심각하게 변하지 않습니다.. 단점은 비싸다는 것입니다 (단일 백금-로디움과 관련이 있습니다).

디. 니켈-크로 미움-니켈-실리콘 (니켈-알루미늄) 열전대 (등급 번호는 k입니다) 이 열전대의 양의 전극은 니켈-크로움 합금을 함유하는 것입니다. 10% 크롬, 음성 전극은 니켈-실리콘 합금을 함유하는 것입니다 3% 규소 (일부 국가의 제품의 음성 전극은 순수한 니켈입니다.). 중간 온도를 0-1300 ℃로 측정 할 수 있으며 산화 및 불활성 가스에서 지속적인 사용에 적합합니다.. 단기 사용 온도는 1200 °입니다, 장기 사용 온도는 1000 ℃이다. 열전 전위는 온도 관계가 대략 선형입니다., 가격은 저렴합니다, 그리고 현재 가장 널리 사용되는 열전대입니다..

K- 타입 열전대는 산화성이 강한 기본 금속 열전대입니다.. 진공에서 베어 와이어 사용에 적합하지 않습니다., 황 함유, 탄소 함유 대기, 산화 환원 대기 대기. 산소 부분 압력이 낮을 때, 니켈-크로 미움 전극의 크롬은 우선적으로 산화 될 것입니다, 열전 전위에 큰 변화가 발생합니다, 그러나 금속 가스는 그것에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러므로, 금속 보호 튜브가 종종 사용됩니다.

노란색 수컷 플러그 스프링로드 열전대 k 유형

스테인레스 스틸 프로브를 갖춘 K- 타입 온도 센서

K형 스테인리스 스틸 WRN-K 시리즈 열전대 온도 센서

K 형 열전대의 단점:
(1) 열전 전위의 고온 안정성은 N 형 열전대 및 귀금속 열전대의 고온 안정성보다 나쁩니다.. 더 높은 온도에서 (예를 들어, 1000 ° C 이상), 종종 산화로 인해 손상됩니다.
(2) 단기 열 사이클 안정성은 250-500 ° C 범위에서 열악합니다., 그건, 같은 온도 지점에서, 열전 전위 판독 값은 가열 및 냉각 과정에서 다릅니다., 그리고 차이는 2-3 ° C에 도달 할 수 있습니다.
(3) 음의 전극은 150-200 ° C의 범위에서 자기 변환을 겪습니다., 졸업 테이블에서 벗어나기 위해 실온 범위의 졸업 값을 230 ° C로 유발합니다.. 특히, 자기장에서 사용될 때, 시간과 무관 한 열전 전위 간섭은 종종 발생합니다..
(4) 오랫동안 고 플럭스 중간 시스템 조사에 노출되면, 망간과 같은 요소 (망) 그리고 코발트 (공동) 음성 전극에서 변형이 발생합니다, 안정성을 가난하게 만듭니다, 열전 전위가 크게 변화합니다.

이자형. 니켈-크로 미움-실리콘-니켈-실리콘 열전대 (N) 이 열전대의 주요 특징은 다음과 같습니다: 강한 온도 제어 및 산화 저항 1300 ℃, 좋은 장기 안정성과 단기 열 사이클 재현성, 핵 방사선 및 저온에 대한 저항성. 게다가, 400-1300 ℃ 범위에서, N- 타입 열전대의 열전 특성의 선형성은 K- 타입의 선형성보다 낫다. 하지만, 비선형 오차는 저온 범위에서 큽니다. (-200-400℃), 그리고 재료는 어렵고 처리하기가 어렵습니다.

이자형. 구리 코퍼 니켈 열전대 (티) T- 타입 열전대, 이 열전대의 양극 전극은 순수한 구리입니다, 음의 전극은 구리-니켈 합금입니다 (Constantan이라고도합니다). 주요 기능입니다: 기본 금속 열전대 중, 열 전극의 정확도와 균일 성이 가장 높습니다.. 작동 온도는 -200 ℃ 350 ℃이다. 구리 열전대는 산화하기 쉽고 산화물 필름이 쉽게 떨어질 수 있기 때문에, 산화 대기에 사용될 때 일반적으로 300 ℃를 초과 할 수 없습니다., 그리고 -200 ℃ 범위 내에있다. 그들은 비교적 민감합니다. 구리 콘스탄탄 열전대의 또 다른 특징은 저렴하다는 것입니다., 그리고 그들은 일반적으로 사용되는 여러 표준 제품 중 가장 저렴합니다..

에프. 철 스탠탄 열전대 (등급 번호는 j입니다)
J 형 열전대, 이 열전대의 양의 전극은 순수한 철입니다, 그리고 음의 전극은 constantan입니다 (구리-니켈 합금), 저렴한 가격이 특징입니다. 진공 산화의 대기를 줄이거 나 불활성에 적합합니다., 온도 범위는 -200 ℃ 800 ℃이다. 하지만, 일반적으로 사용되는 온도는 500 ° 미만입니다, 이 온도를 초과 한 후, 철 열전대의 산화 속도는 가속화됩니다. 두꺼운 와이어 직경이 사용되는 경우, 여전히 고온에서 사용할 수 있으며 수명이 길어집니다.. 이 열전대는 수소에 의한 부식에 내성이 있습니다 (H2) 일산화탄소 (공동) 가스, 고온에서는 사용할 수 없습니다 (예를 들어. 500℃) 황 (에스) 분위기.

G. 니켈-크로 미움-코퍼-니켈 (Constantan) 열전대 (부서 코드 e)
유형 E 열전대는 비교적 신제품입니다, 니켈-크로 미움 합금의 양극 전극 및 구리-니켈 합금의 음의 전극으로 (Constantan). 가장 큰 특징은 일반적으로 사용되는 열전대 중 하나입니다., 열전 전위가 가장 큽니다, 그건, 민감도가 가장 높습니다. 응용 프로그램 범위는 K 형의 적용 범위만큼 넓지 않지만, 높은 감도가 필요한 조건에서 종종 선택됩니다., 낮은 열전도율, 허용 가능한 큰 저항. 사용중인 제한은 K 형의 제한과 동일합니다., 그러나 습도가 높은 대기의 부식에 그리 민감하지 않습니다..

위 외에 8 일반적으로 사용되는 열전대, 텅스텐-레늄 열전대도 있습니다, 백금-로디움 열전대, Iridium-Germanium 열전대, 플래티넘 몰리브덴 열전대, 및 비금속 물질 열전대는 비표준 열전대로서의 열전대. 다음 표는 재료 사양과 일반적으로 사용되는 열전대의 와이어 직경과 사용 온도의 관계를 나열합니다.:

열전대 등급 번호 와이어 직경 (mm) 장기 단기
Sφ0.513001600
RF0.513001600
Bφ0.516001800
Kφ1.28001000

(4) 열전대의 콜드 엔드의 온도 보상
열전대 재료의 비용을 절약하기 위해, 특히 귀중한 금속을 사용할 때, 보상 와이어는 일반적으로 콜드 엔드를 연장하는 데 사용됩니다. (자유 끝) 온도가 비교적 안정적 인 제어실로 열전대의. 열전대 보상 와이어의 역할은 열전대를 확장하고 열전대의 콜드 엔드를 제어실의 기기 터미널로 이동하는 것으로 제한되어 있음이 분명해야합니다.. 온도 측정에 대한 감기 말단 온도 변화의 영향을 제거 할 수 없으며 보상 역할을 할 수 없습니다..

절연 튜브

열전대의 작동 끝은 함께 단단히 용접됩니다., 열전대는 절연 튜브로 보호해야합니다.. 절연 튜브에 사용할 수있는 많은 재료가 있습니다, 주로 유기 및 무기 단열재로 나뉩니다. 고온 끝, 무기 재료는 절연 튜브로 선택해야합니다. 일반적으로, 점토 절연 튜브는 1000 ℃ 이하로 선택 될 수있다, 높은 알루미늄 튜브는 1300 ℃ 이하로 선택할 수 있습니다, 코런덤 튜브는 1600 ℃ 이하로 선택 될 수있다.

보호 튜브

보호 튜브의 기능은 열전대 전극이 측정 된 매체와 직접 접촉하는 것을 방지하는 것입니다.. 그 기능은 열전대의 수명을 연장 할뿐만 아니라, 또한 열 전극을지지하고 고정하고 강도를 향상시키는 기능도 제공합니다.. 그러므로, 열전대 방지 튜브와 절연 재료의 올바른 선택은 서비스 수명 및 측정 정확도에 중요합니다.. 보호 튜브의 재료는 주로 두 가지 범주로 나뉩니다.: 금속 및 비 금속.

요약:
열전대는 일반적으로 산업용 온도 측정에서 사용되는 센서입니다, 높은 정확도가 특징입니다, 넓은 온도 범위에 대한 경제 및 적용 가능성. 그것은 핫 엔드와 콜드 엔드 사이의 온도 차이를 측정하여 측정합니다..

핫 엔드 감지 지점의 온도를 얻기 위해, 차가운 말기 온도를 측정하고 그에 따라 열전대의 출력을 조정해야합니다.. 일반적으로, 콜드 정션은 열전도율이 높은 재료 시트를 통해 열전대 신호 처리 장치의 입력과 동일한 온도로 유지됩니다.. 구리는 이상적인 열전도율을 가진 재료입니다 (381w/mk). 열전대 신호가 칩의 열 전도를 방해하는 것을 방지하기 위해 입력 연결을 전기적으로 분리해야합니다.. 전체 신호 처리 장치가 바람직하게는이 등온 환경에 있습니다..

열전대의 신호 범위는 일반적으로 microvolt/℃ 레벨에 있습니다.. 열전대 신호 처리 장치는 전자기 간섭에 매우 민감합니다. (에미), 열전대 라인은 종종 EMI에 의해 방해됩니다. EMI는 수신 된 신호의 불확실성을 증가시키고 수집 된 온도 데이터의 정확도를 손상시킵니다.. 게다가, 연결에 필요한 전용 열전대 케이블도 비쌉니다., 다른 유형의 케이블이 신중하게 대체되지 않는 경우, 분석에 어려움이 생길 수 있습니다.

EMI는 라인의 길이에 비례하기 때문에, 간섭을 최소화하기위한 일반적인 옵션은 제어 회로를 감지 지점에 가깝게 배치하는 것입니다., 감지 지점에 가까운 원격 보드를 추가하십시오, 또는 복잡한 신호 필터링 및 케이블 차폐를 사용하십시오. 더 우아한 솔루션은 감지 지점에 가까운 열전대 출력을 디지털화하는 것입니다..

(5) 열전대 공정 생산 흐름
열전대 생산 공정 제어에는 다음이 포함됩니다:
1) 와이어 검사: 기하학적 치수와 열전 전위를 점검하십시오.
2) 보상 와이어 검사: 기하학적 치수와 열전 전위를 점검하십시오.
3) 플라스틱 소켓과 같은 구성 요소를 준비하고 검사하십시오, 알루미늄 캡, 불응 성베이스, 종이 튜브와 작은 종이 튜브.
4) 핫 엔드 용접: P 컨트롤 차트를 통해 솔더 조인트의 자격을 갖춘 속도와 자격을 갖춘 길이를 확인하십시오..
5) 와이어 어닐링: 1 차 어닐링 포함 (알칼리 세척 및 산 세척 후 어닐링) 그리고 2 차 어닐링 (U 자형 튜브를 통과 한 후 어닐링), 어닐링 온도와 시간을 제어합니다.
6) 프로세스 검사: 극성 판단을 포함하여, 루프 저항 및 외관 품질 및 기하학적 차원 검사.
7) 콜드 엔드 용접: 제어 용접 전압, 솔더 관절 모양과 구형 크기를 점검하십시오.
8) 조립 및 붓기: 필요에 따라 조립하십시오, 핫 엔드 위치 제어 및 보상 와이어 거리 제어 포함. 쏟아지는 요구 사항에는 시멘트 준비가 포함됩니다, 베이킹 온도와 시간, 및 절연 저항 측정.
9) 최종 검사: 기하학을 확인하십시오, 루프 저항, 양성 및 음성 극성 및 단열성 저항.

(6) 열전대 센서의 적용
열전대는 두 개의 다른 도체를 함께 연결하여 형성됩니다. 측정 및 기준 접합부가 다른 온도에있을 때, 소위 열 전자기 힘 (EMF) 생성됩니다. 정션 목적 측정 접합은 측정 온도에있는 열전대 접합의 일부입니다..

기준 접합부는 알려진 온도를 유지하거나 열전대의 온도 변화를 자동으로 보상하는 역할을합니다.. 기존의 산업 응용 분야에서, 열전대 요소는 일반적으로 커넥터에 연결됩니다, 기준 정션이 적절한 열전대 연장선을 통해 비교적 안정적인 온도를 갖는 제어 환경에 연결되어 있습니다.. 접합 유형은 쉘 연결 열전대 접합 또는 절연 열전대 접합 일 수 있습니다..

쉘 연결 열전대 접합은 물리적 연결에 의해 프로브 벽에 연결됩니다. (용접), 열 전달이 양호하기 위해 열 전달을 달성하기 위해 프로브 벽을 통해 외부에서 교차점으로 열이 전달됩니다.. 이 유형의 접합부는 정적 또는 흐르는 부식성 가스 및 액체의 온도를 측정하는 데 적합합니다., 뿐만 아니라 일부 고압 응용.

절연 열전대에는 프로브 벽에서 분리되어 부드러운 분말로 둘러싸인 접합부가 있습니다.. 절연 된 열전대는 껍질을 벗기는 열전대보다 반응이 느려지지만, 그들은 전기 분리를 제공합니다. 부식성 환경에서 측정하는 데 절연 된 열전대가 권장됩니다, 서체 구전이 외피 방패에 의해 주변 환경에서 완전히 전기적으로 분리되는 곳.

노출 된 터미널 열전대는 접합부 상단이 주변 환경에 침투 할 수 있도록합니다.. 이 유형의 열전대는 최상의 응답 시간을 제공합니다, 그러나 비발적 인 데만 적합합니다, 비유증, 및 비 압력 화 된 응용 프로그램. 응답 시간은 시간 상수로 표현 될 수 있습니다., 센서가 변경하는 데 필요한 시간으로 정의됩니다. 63.2% 초기 값에서 통제 된 환경의 최종 값으로. 노출 된 말단 열전대는 가장 빠른 응답 속도를 갖습니다, 그리고 프로브 시스 직경이 작을수록, 응답 속도가 빨라집니다, 그러나 최대 허용 가능한 측정 온도가 낮습니다.

Extension-Wire Thermocouples Extension Wire를 사용하여 기준 접합부를 열전대에서 다른 쪽 끝의 와이어로 옮깁니다., 일반적으로 제어 된 환경에 위치하며 열전대와 동일한 온도-전자기 주파수 특성을 갖습니다.. 제대로 연결될 때, 확장자 와이어는 기준 연결 지점을 제어 된 환경으로 전송합니다..