基于LabVIEW的爆炸温度场测试系统设计+文献综述(4)
钨铼热电偶输出的热电势即使在2000多度时也只有几十毫伏，信号微弱，需要经过放大器放大后，才能进入数据采集系统。
4、数据采集系统
由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括PXI-1042机箱、PXI-8106零槽控制器、SC58123数据采集模块以及液晶显示器、鼠标、键盘等组成。软件部分包括爆炸温度场信号的采集、以及数据处理的专用软件和系统支撑软件等。
3 温度传感器的设计
3.1 热电偶的工作原理
用热电偶测温是基于1821年西贝克（T.J.Seebeck）发现的热电效应，1826年贝克雷尔（A.C.Becquerel）第一个根据热电效应进行了温度测量。将两种不同的均质导体（热电极或偶丝）焊接在一起，另一端连接电流计构成闭合回路，当焊接端(测量端)与电流计端（参比端）温度不一致时，回路中就会有电流通过，这种现象称为西贝克效应，又称热电效应。热电特性是物质具有的一种普遍特性，热电偶是应用最为广泛的测温仪表。热电偶回路中的热电动势由温差电势和接触电势两部分组成。
对于由导体A、B组成的热电偶闭合回路，产生热电势可用图3.1表示。
当温度t>t0，导体A的自由电子密度nA大于导体B的自由电子密度nB时，闭合回路的总的热电势 （3.1）
实际上，在同一种金属体内，温差电势极小，可以忽略，因此该回路中总的热电势可表示为
或 （3.2）
式（3.2）表明，热电偶回路中总的热电势为两接点热电势的代数和。当热电极材料确定后，热电偶的总的热电势EAB(t,t0)成为温度t和t0的函数之差。如果使冷端温度固定不变，则热电势就只是温度t的单值函数了。这样只要测出热电势的大小，就能判断测温点温度t的高低，这就是利用热电现象测温的基本原理。
同时由式（3.2）可得结论：
①如果热电偶两电极材料相同，则虽两端温度不同，但总输出电势仍为零，因此，必须由两种不同的金属材料才能构成热电偶。
②如果热电偶两结点温度相同，则回路中的总电势必然等于零。
③热电势的大小只与材料和结点温度有关，与热电偶的尺寸、形状及沿电极温度分布无关。应注意，如果热电极本身性质为非均匀的，由于温度梯度存在将会有附加电势产生。
3.2 热电偶的结构设计
3.2.1 材料选配
对高温热电偶传感器的材料主要有以下几方面的要求：
1)配制成的热电偶应有较大的热电势和热电势率，并且其热电势与温度之间最好成线性关系或近似线性的单值函数关系；
2)测量高温的热电偶要求热电极材料有较好的耐热性、抗氧化性和抗腐蚀性；
3)易于复制，工艺性与互换性好；
4)资源丰富，价格低廉。
目前多数非金属热电偶尚处于研究阶段，且复现性和稳定性较差，所以选择金属热电极材料。目前用于测量高温的主要热电极材料有以下两种：
一是铂族金属元素（铂、铑、铱等），其热电性稳定，抗氧化能力好，但是资源稀少，价格昂贵，热电势较小，在还原性气氛中易被沾污而变质，典型的代表是铂铑30-铂铑6热电偶和铱铑40-铱热电偶(是当前在真空和中性气氛中特别是在氧化性气氛中可以测到2000℃的高温热电偶，其热电偶性能较好，热电势大，热电势与温度近似线性）但是用于大量的试验，显然是不经济的。
二是难熔金属（如钨、铼、钼等）。在高温热电偶中，铂铑等贵金属热电偶价格昂贵且最高温度也只能在1800℃以下，而钨铼热电偶不仅测温上限高，其热电势大，稳定性好且热电势与温度关系几乎呈现线性，钨铼合金在高温下具有高于所有其他工业用热电极合金的机械强度，且我国钨铼资源丰富，钨铼热电偶价格便宜，钨铼热电偶每米的成本是铂铑丝成本的0.5～0.8倍。可以部分取代贵金属热电偶，它是高温测试领域中很有前途的测温材料，典型代表是钨铼5-钨铼26热电偶[11]。钨铼5-钨铼26，它的正极名义成分为含钨95%、铼5%，负极名义成分为含钨74%、铼26%。分度号为WRe5-WRe26，简写：W-Re5/26。钨铼热电偶在冶金、建材、航天、航空及核能等行业都得到广泛应用，但其缺点是在氧化性气氛内容易氧化。