熱電偶傳感器的原理與發(fā)展應用

摘 要傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，它在現(xiàn)代化事業(yè)中的重要性已越益為人們所認識。隨著“信息時代”的到來，國內外已將傳感器技術列為優(yōu)先發(fā)展的科技領域之一。傳感器技術是以傳感器為核心論述其內涵，外延的科學；也是一門涉及測量技術，功能材料，微電子技術，精密與微細加工技術，信息處理技術和計算機技術等相互結合形成的密集型綜合技術。熱電偶傳感器是溫度測量中應用最廣泛的測溫器件，他的主要特點就是測溫圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時結構簡單，動態(tài)響應好，便于自動控制和集中控制。

【關鍵詞】熱電偶傳感器的工作原理 溫度測量 發(fā)展 應用

溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程都與溫度密切相關。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溫度中應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元件。熱電偶傳感器屬于自發(fā)電型傳感器，測量時可以不需外加電源，可直接驅動動圈式儀表直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響，其具有結構簡單，制造方便，測溫范圍寬，熱慣性小，準確度高，輸出信號便于遠傳等優(yōu)點。鑒于上述優(yōu)點，熱電偶傳感器在工業(yè)溫度測量檢測與控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

2 熱電偶傳感器的種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指按照國家標準，確定了其熱電勢與溫度的關系，有統(tǒng)一標準的分度表。而非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。通常所說的熱電偶指的是標準熱電偶，而在工業(yè)測量中使用得最多的標準熱電偶主要有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溫范圍，如最常用的K型熱電偶，其覆蓋測量溫區(qū)為；270～1370℃，常使用的溫度范圍為0～600。

3 熱電偶傳感器的應用

（1）鋼鐵工業(yè)：用于連續(xù)測量鋼水的溫度

（2）化工行業(yè)（熱電偶自動檢定系統(tǒng)）

（3）用于反應堆測溫

（4）在天然氣凈化廠中的應用

（5）用于電廠溫度的快速測量，

（6）在建筑節(jié)能檢測中的應用

4 熱電偶傳感器的發(fā)展趨勢

太陽能發(fā)電是太陽能利用的一個重要方面，目前人們在太陽能發(fā)電方面已經(jīng)作為大量研究，提出了各種不同的太陽能發(fā)電方法，現(xiàn)在應用較多的是太陽能光伏電池發(fā)電。這里主要研究的是利用熱電偶的熱電效應，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，使儀表的自動控制能力方面大大加強。同時計算機技術的發(fā)展和應用更加廣泛，使自動化儀表與計算機相連并自動良好運行也成為可能， 熱電偶自動檢定系統(tǒng)是基于現(xiàn)代化儀表的自控和計算機應用來設計的，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、數(shù)字多用表、低電勢自動掃描開關、高精度溫控器、熱電偶檢定爐等組成。

近年來， 國家對節(jié)能減排工作非常重視，建筑節(jié)能工作也日趨完善，從2001年以來建設部相繼頒布了多個節(jié)能標準，如：JG兒34-2001夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準；GB50189-2005公共建筑節(jié)能設計標準；JG兒32-200 1采暖居住建筑節(jié)能檢驗標準；JG 149-2003膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)；JG兒44-20049[-墻外保溫工程技術規(guī)程及GB5041 1-2007建筑節(jié)能工程施工驗收規(guī)范等。但據(jù)統(tǒng)計，全國節(jié)能建筑的質量及管理水平仍然參差不齊，建筑用能浪費還相當嚴重，節(jié)能潛力尚未充分發(fā)揮。因此，節(jié)能工作任重道遠。要達到建筑物的節(jié)能要求， 自然離不開優(yōu)質的建保溫材料及其構件。為了確保建筑節(jié)能制品保溫性能的可靠性，為設計工作者提供確切可靠的建筑材料熱物理性能數(shù)據(jù)，就必須對建筑材料及其制品進行檢測。檢測方法多樣，其檢測設備也不盡相同，尤其是當熱流計反復使用久了會變型或翹曲，熱流系數(shù)會改變，對測量結果影響非常之大。在測量溫度時，采用熱電偶傳感器性能穩(wěn)定，測溫準確。

參考文獻

[1]劉傳璽，馮文旭.自動檢測技術[M].北京：中國礦業(yè)大學出版社，2001.

[2]徐科軍.傳感器與檢測技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3]嚴鐘豪，譚祖根.非電量電測技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

作者簡介

張曉霞（1981-），女，甘肅省白銀市人?，F(xiàn)為甘肅機電職業(yè)技術學院講師。研究方向為電氣工程、自動控制。

作者單位

甘肅機電職業(yè)技術學院 甘肅省天水市 741001