熱電対の組み立てとは

 

 

熱電対は「熱電温度計」とも呼ばれ、電気接合を形成する 2 つの異なる導電体で構成される電気装置です。

 

熱電対を組み立てる利点
 

素早い応答

熱電対は小型で熱容量が低いため、特に感知接合部が露出している場合は、温度変化に迅速に反応します。熱電対は、数百ミリ秒以内に急速に変化する温度に反応できます。

 

 

応答時間が速い

熱電対は応答時間が非常に速いため、温度変化を素早く検出できます。これは、半導体製造など、急激な温度変化が発生するアプリケーションで特に役立ちます。

頑丈で耐久性に優れています

熱電対は非常に頑丈で耐久性があり、過酷な環境での使用に最適です。高圧、振動、衝撃に耐えることができ、電磁干渉の影響を受けません。

 

 

幅広い用途

熱電対は、食品加工から航空宇宙まで、幅広い用途に使用できます。また、医療機器、科学研究、環境モニタリングにも使用されます。

低コスト

熱電対は比較的低コストの温度センサーであるため、多くの産業用途においてコスト効率の高い選択肢となります。

 

 

小さいサイズ

熱電対は小型なので、設置や複雑なシステムへの統合が容易です。また、スペースが限られているアプリケーションでも使用できます。

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熱電対の種類

 

Sグレードは耐酸化性が強く、酸化性雰囲気や不活性雰囲気で連続使用する必要があります。長期使用温度は1400度、短期使用温度は1600度です。すべての熱電対の中で、S目盛番号は最も精度が高く、通常は標準熱電対として使用されます。


Sグレードタイプと比較すると、Rグレードタイプの除熱起電力は約15%大きく、その他の特性はほぼ同じです。


B目盛番号の熱起電力は室温で極めて小さいため、測定時に補償線は通常必要ありません。長期使用温度は1600度、短期使用温度は1800度です。酸化性または中性雰囲気で使用でき、短時間であれば真空状態でも使用できます。


N目盛番号の特徴は、1300度での高温酸化耐性が強く、熱起電力の長期安定性と短期熱サイクル再現性が良好で、耐核放射線性と耐低温性が良好です。S目盛番号を部分的に置き換えることができます。熱電対。


Kグレードは、強い耐酸化性を特徴とし、酸化性および不活性雰囲気での連続使用に適しています。長期使用温度は1000度、短期使用温度は1200度です。すべての熱電対の中で最も広く使用されています。


E目盛番号の特徴は、一般的に使用されている熱電対の中で最も大きな熱起電力、つまり最も高い感度を持っていることです。使用温度は0-800度で、酸化性および不活性雰囲気で連続的に使用する必要があります。


J目盛番号の特徴は、酸化雰囲気(使用温度の上限は750度)と還元雰囲気(使用温度の上限は950度)の両方で使用でき、H2ガスとCOガスの腐食に耐性があることです。主に石油精製と化学業界で使用されます。


T 目盛番号は、すべての低価格の金属熱電対の中で最も高い精度レベルを特徴とし、通常は 300 度未満の温度を測定するために使用されます。

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熱電対の動作原理を知る
 

ゼーベック効果は、2 つの異なる材料の電気伝導率の違いにより差動電圧が発生する現象として説明できます。同じ概念が熱電対の応用では逆になります。


電流が溶接された 2 つの異なる金属を通過すると、電圧差が発生します。これを逆投影して温度差を計算します。電流が接合部を通過すると、金属の導電性と抵抗の制限により、温度が上昇します。両方の材料は異なる温度で加熱され、導電性の差により、2 つの異なる金属に 2 つの異なる電圧が発生します。


熱電対センサーの動作原理は複雑ではありませんが、それでもいくつかの異なる要因に依存します。電圧差の測定だけでは正確な測定には不十分です。


熱電対センサーによる正確な温度測定に最も重要な要素の 1 つは、接合部の基準温度です。以下は、熱電対センサーの読み取り精度に貢献する技術です。


氷風呂法:この方法では、ジャンクション ブロックを半凍結蒸留水の浴槽に浸して、ジャンクションの温度を凍結します。浸漬後、計算の基準として Tref を 0 度に設定します。


冷接点補償方法:この方法では、接合点の温度は変化しますが、2 番目の温度センサーを使用して一貫して測定されます。


温度読み取り補正は、これら 2 つの方法のいずれかを使用して実行され、熱電対センサーの動作をエラーなく完了します。

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熱電対の校正方法
 

固定小数点キャリブレーション:熱電対の固定点校正では、熱電対の出力を、安定した明確に定義されたソースからの基準温度と比較します。これには、氷点セル、三重点セル、またはその他の高精度温度ソースが含まれます。熱電対を基準ソースに配置し、その出力を測定して既知の温度と比較します。固定点校正は、一般的な熱電対校正方法です。この手順では、基準点の温度を校正済み温度計で正確に測定し、その温度での熱電対の出力電圧を記録します。このプロセスは、さまざまな基準温度で実行され、出力電圧に基づいて熱電対の温度を計算するために使用できる校正テーブルを生成します。

 

比較校正:この方法では、熱電対の出力を、高精度の白金抵抗温度計や校正済みの他の熱電対などの基準センサーの出力と比較します。両方のセンサーを同じ温度源にさらし、その測定値を比較します。基準センサーの出力からの偏差は、熱電対の測定値に必要な調整や修正を行うために使用できます。熱電対の校正は、温度測定が正確で信頼できることを保証するために必要です。熱電対の校正にはさまざまな方法があり、それぞれに長所と短所があります。

 

電気シミュレーション:熱電対の電気シミュレーションでは、校正済みの電圧源または熱電対シミュレーターを使用して、特定の温度に対応する既知の電圧を生成します。熱電対の出力はシミュレートされた電圧と比較され、相違があれば熱電対の測定値を調整するために使用できます。熱電対校正のもう 1 つの方法は、電気シミュレーションです。この手順では、校正対象の熱電対の熱電特性を再現するために電気回路が使用されます。この回路は、広い温度範囲にわたって熱電対の電圧出力に似た電圧出力を提供することを目的としています。校正曲線を取得するには、電圧出力を測定し、校正対象の熱電対の電圧出力と比較します。

 

ソフトウェアベースのキャリブレーション:一部の高度な熱電対計測器では​​、事前に決定された校正データに基づいて熱電対の出力を自動的に調整できるソフトウェアベースの校正方法を提供しています。このアプローチでは、計測器のソフトウェア内に校正係数または補正係数を保存し、測定中に熱電対の出力に適用することができます。

 
熱電対のメンテナンス
 

定期校正:ドリフトや劣化の可能性があるため、熱電対は RTD よりも頻繁に校正する必要があります。アプリケーションの要件と熱電対の安定性に基づいて校正スケジュールを確立してください。定期的な校正により、正確な温度測定が保証され、問題を早期に特定するのに役立ちます。

 
 

外観検査:熱電対に摩耗、腐食、または汚染の兆候がないか定期的に検査してください。接続部、ケーブル、取り付けハードウェアに損傷や緩みの兆候がないか確認してください。問題があればすぐに対処して、センサーの故障を防ぎ、正確な測定を維持してください。目視検査は、熱電対とその付属部品に摩耗、腐食、または劣化の兆候がないか検査することになるため、熱電対のメンテナンスの重要な要素です。

 
 

クリーニング:熱電対センサーを清潔に保ち、性能に影響を与える可能性のある汚染物質を除去してください。センサーの構造と存在する汚染物質の種類に基づいて、適切な洗浄方法と材料を使用してください。洗浄は熱電対のメンテナンスの重要な部分です。洗浄により、熱電対測定の精度や信頼性に影響を与える可能性のある不純物や破片が除去されるからです。

 
 

交換:熱電対には寿命があり、定期的に交換する必要があります。熱電対のパフォーマンスを監視し、精度が許容範囲外になった場合や、著しい摩耗や損傷の兆候が見られる場合は交換してください。熱電対の交換は、熱電対のメンテナンスにおいて重要なステップであり、慎重に行う必要があります。熱電対は、配線や接続部の損傷、経年劣化、アプリケーションに必要な温度範囲の変化など、さまざまな理由で交換が必要になる場合があります。

 
 

ドキュメンテーション:各熱電対の校正、検査、およびメンテナンス活動の記録を保持します。この文書は、センサーのパフォーマンスを長期にわたって追跡し、傾向や潜在的な問題を特定するのに役立ちます。熱電対のメンテナンスにおける文書化の必要性は、いくら強調してもし過ぎることはありません。適切な文書化により、熱電対システムが適切にメンテナンスされ、トラブルシューティングに役立ち、メンテナンス履歴の記録として機能します。文書には、熱電対の種類、ゲージ、絶縁体、熱電対の場所、設置日、校正日と結果、実施されたメンテナンスなどの情報が含まれます。

 

熱電対の用途

 

 

食料生産
熱電対は、数秒で正確な測定値を提供するため、食品業界に最適です。食品は、製造のどの段階でも検査できます。食品製造用熱電対は、手持ち式の読み取りユニットと取り外し可能なプローブを備えた 2 つの部品から構成されています。プローブの先端には、互いに接続した 2 本のワイヤがあります。平頭プローブは表面温度を測定し、針状プローブはオーブンの内部温度と空気温度を測定します。

 

押出機
押し出し機には高温と高圧が必要です。センサーの先端は、高圧条件下で溶融プラスチック内に配置する必要があります。熱電対は温度を測定し、プロセスに直接取り付けられます。これらのユニットは精度が高く、応答時間が速く、K 型熱電対プローブを搭載できます。

 

炉
パイロット ライトは炉のバーナーに点火する役割を担っています。熱電対は炎を感知しないとガス供給を遮断し、パイロット ライトが消えると炉にガスが供給されないようにします。これにより炉内にガスが溜まるのを防ぎ、システムの安全性を大幅に高めます。

 

溶融金属
溶融金属熱電対は、非鉄金属環境で最大1250℃の温度を測定するために使用できます。溶融準備、保持、脱ガス、鋳造操作中に液体金属の温度を監視および制御します。

 

ガス器具
ガス器具の熱電対は、パイロットが点火されたことをガスバルブに知らせ、バルブが開いたままになるようにします。熱電対はパイロット炎の中央に配置されています。熱電対は炎の熱を感知し、ガスの流れを維持する電圧を生成します。炎が消えると、熱電対の電圧が消え、ガスバルブが閉じます。

 
 
私たちの工場

当社は「新三板」上場企業、認定ハイテク企業、国家トーチ計画プロジェクト請負組織、重慶市認定企業技術センター、「専門化、洗練、差別化、革新(SRDI)」企業、契約遵守・信頼企業、熱処理業界技術革新企業、北碚区トップ10の民間科学技術革新企業、A級納税企業、誠実な北碚商人です。当社の商標は重慶市の有名商標として評価されました。

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認定資格
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よくある質問

Q: 熱電対は一般的にどのような用途に使用されますか?

A: 熱電対は、広範囲の温度を測定でき、耐久性があり、比較的安価であるため、世界で最も一般的に使用されている温度センサーです。

Q: 熱電対はなぜ必要なのですか?

A: 熱電対は、製品を製造する業界の手順で使用されるあらゆる機器内で特定の温度を維持する上で重要な役割を果たします。これらの種類のコンテンツを作成するには、温度と温度制御の精度と応答性が、製品の完璧さを保証するために重要です。

Q: 熱電対と温度計の違いは何ですか?

A: 温度計は、温度を測定するために使用されるすべての人工装置を包括する一般的な用語です。一方、熱電対は、温度計とユーザーが測定したい物体に取り付けられるセンサーです。個人使用の一般的な温度計には、額温度計などがあります。

Q: 熱電対は一般的にどこに設置されますか?

A: 熱電対は、タービン エンジンのさまざまな温度検知アプリケーションで使用されます。しかし、航空機システムで広く使用されているにもかかわらず、この一見単純なデバイスが実際にどのように機能するかはよく知られていません。この記事では、熱電対の基本的な動作原理について少し説明します。

Q: 温度計と熱電対のどちらがより正確ですか?

A: 比較、相違点、利点
抵抗温度計は、熱電対に比べて精度が高いという利点があります。対照的に、熱電対はより高い温度で使用でき、応答時間も優れています。

Q: オーブンでは熱電対が使われますか?

A: 炉やオーブンの内部の温度は、通常、加熱室内に挿入された熱電対によって監視および制御されます。

Q: 熱電対が機能しなくなる原因は何ですか?

A: 熱電対の接続ポイントは見落とされがちですが、正確な読み取りには重要です。コネクタの圧着、はんだ、ワイヤの絶縁体、または接続に使用されている不適切な材料による干渉により、読み取り値が正しくないか、まったく機能しないことがよくあります。

Q: 高温に最適な熱電対は何ですか?

A: タングステン-レニウム熱電対タイプC
一般的に、耐火金属タングステン-レニウム熱電対タイプ C およびタイプ D は、酸化環境でない限り、最高 2300ºC までの温度測定に使用できる最高温度熱電対と考えられています。

Q: マルチメーターで熱電対を使用できますか?

A: 熱電対からはワイヤーが伸びており、ワイヤーの端にはサーミスタが付いています。サーミスタは温度によって抵抗が変わる抵抗器です。サーミスタの抵抗に基づいて、マルチメータは温度を読み取ることができます。

Q: 各種熱電対の精度と温度範囲はどれくらいですか?

A: 熱電対の精度と温度範囲の詳細については、この熱電対カラー コード表を参照してください。精度と範囲は、熱電​​対の合金、測定対象の温度、センサーの構造、シースの材質、測定対象の媒体、媒体の状態 (液体、固体、または気体)、熱電対ワイヤの直径 (露出している場合) またはシース直径 (熱電対ワイヤが露出しておらず、シースで覆われている場合) などによって異なることを覚えておくことが重要です。

Q: 熱電対で温度を測定するのに、どのマルチメーターでも使用できますか?

A: 熱起電力の大きさは、特定の熱電対合金リード線の閉じた (感知) 端と開いた (測定) 端によって異なります。熱電対を使用する温度感知機器は、測定端の温度を考慮して感知端の温度を決定します。ほとんどのミリボルトメーターにはこの機能がなく、ミリボルト測定値を温度値に変換する非線形スケーリング機能もありません。ルックアップ テーブルを使用して特定のミリボルト読み取り値を補正し、感知温度を計算することは可能です。補正値は一般に時間の経過に伴って一定ではないため、継続的に再計算する必要があります。測定機器と感知端の温度がわずかに変化すると、補正値も変化します。

Q: 熱電対と温度計の違いは何ですか?

A: 温度計は、温度を測定するために使用されるすべての人工装置を包括する一般的な用語です。一方、熱電対は、温度計とユーザーが測定したい物体に取り付けられるセンサーです。個人使用の一般的な温度計には、額温度計などがあります。

Q: 熱電対は AC ですか、それとも DC ですか?

A: 熱電対/熱センサーは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する静的デバイスであり、出力電圧の量は利用可能な熱量に正比例し、トランスデューサーのように機能し、出力電圧は DC のみになります。

Q: 温度計と熱電対のどちらがより正確ですか?

A: 熱電対は通常、RTD よりも精度と安定性が低いですが、温度範囲が広くなっています。熱電対は 200 度から 2,500 度までの温度を測定できます。使用される材料に応じて、熱電対は特定の範囲に合わせて校正されます。

Q: 熱電対は何ボルトを出力しますか?

A: 30 DCミリボルト
この小さな電圧値(通常は約 25 ~ 30 DC ミリボルト)は、通常の動作中にパイロット ライト バルブを開いたままにする電力を供給します。熱電対の製造に使用される金属の種類は、熱電対がさらされる温度の値によって異なります。

Q: 最も信頼性の高い熱電対は何ですか?

A: タイプ K 熱電対は、温度範囲が広く耐久性に優れているため、非常に人気があります。タイプ K 熱電対で使用される導体材料は、タイプ T (銅) やタイプ J (鉄) よりも化学的に不活性です。

Q: 高温に最適な熱電対は何ですか?

A: 一般的に、耐火金属タングステン-レニウム熱電対タイプ C およびタイプ D は、酸化環境でない限り、最高 2300ºC までの温度測定に使用できる最高温度熱電対と考えられています。

Q: 熱電対が不良かどうかはどうすればわかりますか?

A: パイロット炎が点火しても、ガス制御ノブを放すと消える場合は、サーモカップルの汚れや欠陥が原因の可能性があります。ガスがオンになっているのに炎がまったく点火しない場合は、パイロット チューブの詰まりが原因である可能性が最も高いです。パイロット チューブをガス バルブから取り外し、圧縮空気を吹き付けて詰まりを解消します。

Q: 磁石を使って熱電対をテストするにはどうすればいいですか?

A: タイプ K 熱電対の極性は簡単にテストできます。マイナスのワイヤはプラスのワイヤよりも磁力が強いです。各ワイヤに磁石を置くだけです。片方のワイヤがもう片方よりも磁力が強くなります。

Q: 熱電対が故障するとどうなりますか?

A: 通常、サーモカップルが故障したり機能しなくなったりすると、ヒーターへのガス供給が停止されます。パイロット ライトが消えている場合は特に、有害なガスが家の中に漏れるのを防ぐため、これは重要です。

中国有数の組み立て熱電対メーカーとして、弊社工場から中国製の組み立て熱電対をご購入いただくことを心よりお待ちしています。カスタマイズされた製品はすべて高品質で、価格も競争力があります。