帶你熟悉熱電耦工作原理
發布時間:2013-03-21 責任編輯:easonxu
【導讀】熱(re)電(dian)耦(ou)是(shi)模(mo)擬(ni)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)都(dou)應(ying)該(gai)熟(shu)知(zhi)的(de)組(zu)件(jian),是(shi)由(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)金(jin)屬(shu)製(zhi)成(cheng)的(de)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)。它(ta)們(men)有(you)可(ke)能(neng)是(shi)銅(tong)製(zhi)的(de)或(huo)鐵(tie)製(zhi)的(de),也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)由(you)特(te)殊(shu)的(de)金(jin)屬(shu)混(hun)合(he)物(wu)製(zhi)成(cheng)的(de)。當(dang)導(dao)體(ti)的(de)一(yi)端(duan)與(yu)其(qi)另(ling)一(yi)端(duan)的(de)溫(wen)度(du)不(bu)一(yi)樣(yang)時(shi),在(zai)導線的兩端就會產生一個電壓。
或huo許xu您nin從cong來lai都dou沒mei有you使shi用yong過guo熱re電dian耦ou,假jia設she您nin沒mei有you必bi要yao知zhi道dao其qi工gong作zuo原yuan理li,但dan我wo不bu同tong意yi這zhe一yi觀guan點dian。我wo相xiang信xin花hua上shang十shi分fen鍾zhong閱yue讀du相xiang關guan資zi料liao是shi非fei常chang值zhi得de的de。如ru果guo您nin已yi經jing非fei常chang熟shu悉xi其qi工gong作zuo原yuan理li了le,那na麼me在zai我wo做zuo錯cuo的de時shi候hou請qing告gao知zhi我wo。
熱(re)電(dian)耦(ou)是(shi)由(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)金(jin)屬(shu)製(zhi)成(cheng)的(de)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)。它(ta)們(men)有(you)可(ke)能(neng)是(shi)銅(tong)製(zhi)的(de)或(huo)鐵(tie)製(zhi)的(de),也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)由(you)特(te)殊(shu)的(de)金(jin)屬(shu)混(hun)合(he)物(wu)製(zhi)成(cheng)的(de)。不(bu)同(tong)金(jin)屬(shu)材(cai)質(zhi)的(de)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)在(zai)一(yi)個(ge)結(jie)點(dian)處(chu)相(xiang)連(lian)接(jie)(這給我們提供了第一個重要的點)——在節點處沒有電壓,這和您要連接的任何兩根導線一樣,在連接處不會產生電壓。

圖1:熱電耦工作原理
現在我們知道了:當導體的一端與其另一端的溫度不一樣時,在導線的兩端就會產生一個電壓。沒錯這是真的!無論該導線的電阻如何其隻表現為電壓而沒有電流流動——這(zhe)就(jiu)是(shi)塞(sai)貝(bei)克(ke)效(xiao)應(ying)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)使(shi)用(yong)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)金(jin)屬(shu),那(na)麼(me)將(jiang)會(hui)產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)壓(ya),並(bing)且(qie)二(er)者(zhe)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)可(ke)以(yi)在(zai)開(kai)路(lu)末(mo)端(duan)測(ce)量(liang)到(dao),請(qing)參(can)見(jian)圖(tu)1.請(qing)注(zhu)意(yi),如(ru)果(guo)您(nin)想(xiang)測(ce)量(liang)出(chu)相(xiang)同(tong)金(jin)屬(shu)單(dan)根(gen)導(dao)線(xian)的(de)絕(jue)對(dui)塞(sai)貝(bei)克(ke)電(dian)壓(ya),那(na)麼(me)您(nin)所(suo)測(ce)量(liang)的(de)導(dao)線(xian)會(hui)產(chan)生(sheng)相(xiang)相(xiang)同(tong)的(de)電(dian)壓(ya),測(ce)量(liang)值(zhi)為(wei)零(ling)。您(nin)隻(zhi)能(neng)測(ce)量(liang)不(bu)同(tong)導(dao)線(xian)對(dui)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)。
在完成該測量過程中,您需要在測量端創建一個或兩個以上的結點(如果兩根導線都不是銅導線的話就要創建兩個結點)。我們稱之為冷結點,這是因為一般而言(並非經常)在進行測量的一端的溫度比沒有進行測量的那一端的溫度會高些。
熱電耦隻測量溫差。請注意,在圖1中您測量了兩種示例情況下的相同電壓。熱結點和冷結點間100°C的溫差將產生4.1mV的電壓。獲取熱端絕對溫度測量的老式方法是將冷結點浸入一個冰冷的水中(這是被稱作冷結點的另一個原因)。已發布的熱電耦參數表假設冷結點為0°C.
如果您想知道熱結點的絕對溫度但不想用冷水浸沒法的話,您就必須要知道冷結點的溫度。該測量可以使用諸如TMP20或ADS1118(與A/D轉換器配合)、thermistor、RTD或其他可以測量絕對溫度(而非相對溫度)的de半ban導dao體ti傳chuan感gan器qi完wan成cheng。根gen據ju測ce量liang的de冷leng結jie點dian溫wen度du一yi個ge與yu熱re電dian耦ou係xi數shu相xiang同tong的de電dian壓ya被bei加jia了le進jin來lai。這zhe一yi工gong作zuo可ke以yi以yi模mo擬ni形xing式shi完wan成cheng也ye可ke以yi以yi數shu字zi形xing式shi完wan成cheng,稱cheng為wei冷leng結jie點dian補bu償chang。如ru果guo冷leng結jie點dian為wei0°C,那麼這一合計的結果就是將會產生的電壓。
如果在冷結點處您需要一個絕對溫度傳感器,為什麼不隻使用該傳感器來測量熱端呢?熱電耦可以測量很寬泛的溫度範圍:低溫度測量到高達1800°C以上的高溫測量,具體取決於不同的類型。這或許會有其他好處,具體取決於應用。
如ru果guo所suo有you導dao線xian都dou產chan生sheng相xiang同tong的de電dian壓ya,為wei什shen麼me在zai我wo們men的de電dian路lu中zhong不bu能neng屢lv屢lv看kan到dao該gai效xiao應ying呢ne?在zai電dian子zi應ying用yong的de正zheng常chang溫wen度du下xia,電dian壓ya很hen低di並bing且qie我wo們men通tong常chang使shi用yong相xiang同tong或huo具ju有you相xiang對dui低di塞sai貝bei克ke係xi數shu的de相xiang似si的de導dao體ti。當dang我wo們men使shi用yong不bu同tong金jin屬shu時shi,兩liang個ge結jie點dian的de溫wen度du通tong常chang會hui是shi一yi樣yang的de。
如果您要測量微小的DC電dian壓ya,則ze您nin需xu要yao特te別bie小xiao心xin。例li如ru,我wo們men測ce量liang高gao精jing度du斬zhan波bo放fang大da器qi的de失shi調tiao電dian壓ya時shi,我wo們men就jiu必bi須xu要yao選xuan擇ze我wo們men諸zhu如ru連lian接jie器qi的de組zu件jian和he材cai料liao,並bing精jing心xin布bu線xian。機ji械xie布bu局ju必bi須xu假jia設she不bu同tong導dao體ti的de結jie溫wen與yu其qi他ta導dao體ti相xiang近jin並bing且qie為wei熱re耦ou。我wo們men使shi用yong鎖suo存cun繼ji電dian器qi以yi最zui小xiao化hua熱re量liang並bing保bao持chi其qi他ta熱re源yuan不bu成cheng為wei低di電dian平ping電dian路lu。正zheng確que測ce量liang一yi些xie微wei電dian壓ya是shi一yi項xiang複fu雜za的de工gong作zuo,且qie附fu帶dai的de熱re電dian耦ou通tong常chang是shi準zhun確que度du的de最zui終zhong極ji限xian。
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