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熱電偶的定義與工作原理
日期：2024-09-27 12:17
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摘要：
什么是熱電偶？
兩種不同的導(dǎo)電材料A和B組成的閉合回路如圖5-1所示，用于對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量的儀表，該組合就稱之為熱電偶。
熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)和不足是什么？
熱電偶已成為目前溫度測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用*為廣泛的測(cè)溫儀表之一。
(1)其主要優(yōu)點(diǎn)有
a.測(cè)量溫度范圍廣，可以在1K(-273^)~28001的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量；
b.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用、安裝和維修都很方便；
c.性能穩(wěn)定,準(zhǔn)確可靠；
d.熱慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快；
e.可多點(diǎn)測(cè)量,可遠(yuǎn)距離傳送,便于集中檢測(cè)和控制；
f.廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域的溫度測(cè)量
(2)其不足之處有：
a.使用中參考端必須是恒定的，否則會(huì)影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性；
b.在高溫或長(zhǎng)期使用時(shí)，會(huì)受到工作介質(zhì)或氣氛作用（如氧化、還原等），而發(fā)生劣化，降低使用壽命。
熱電偶的工作原理是什么？
由兩種不同的金屬或合金A和B加上測(cè)量?jī)x表組成閉合回路如圖5-1所示，A，B稱為熱電極，A,B的焊接連接點(diǎn)1，稱為測(cè)量端，（也稱為工作端或熱端），另一端接點(diǎn)2稱為參考端（也稱為參比端）。)測(cè)溫時(shí)，將熱電偶的測(cè)量端置于被測(cè)溫場(chǎng)所，其參考端置于常溫下，然后通過導(dǎo)線與測(cè)量?jī)x表連接。由于熱電偶兩端（1,2)所處的溫度不同，在熱電偶回路中，就有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。用測(cè)量?jī)x表測(cè)得電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值后,便可換算成相應(yīng)的溫度或直接由測(cè)量?jī)x表指示出被測(cè)溫度。
什么是熱電勢(shì)(塞貝克電勢(shì)）？
塞貝克電勢(shì)是德國(guó)醫(yī)生塞貝克于1821年發(fā)現(xiàn)并提出的。
當(dāng)熱電極A,B相接觸的兩端所處的溫度不同時(shí)，例如和r。，則在回路中就有一定大小的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，這個(gè)物理現(xiàn)象稱之為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。
這個(gè)在回路中由溫差而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)。
熱電勢(shì)用符號(hào)匕B(r,r0)表示它是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成的。
如果熱電偶回路的熱電勢(shì)用接觸電勢(shì)表示，那么■eAB(r，:r。）可用式(5-1)表本:五ab{T,T0)=EAIt(T)-Eab(Tq)式中jAB(r)——接點(diǎn)A,B在溫度r的分熱電勢(shì)；EM(T0)——接點(diǎn)A，B在溫度r。的分熱電勢(shì)。.式中應(yīng)當(dāng)注意到：
熱電偶測(cè)量的并不是測(cè)量端的溫度r,而是測(cè)量溫度差T-T0。—熱電偶分度表、熱電偶E-r特性曲線以及配熱電偶顯示儀表均是規(guī)定參考端溫度為0尤得到的。
什么是接觸電勢(shì)（珀?duì)柼妱?shì)）？
珀?duì)柼妱?shì)是法國(guó)鐘表匠珀?duì)柼?834年發(fā)現(xiàn)并提出。由于金屬導(dǎo)體材料不同，金屬導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子密度是不同的。當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，自由電子就會(huì)從密度大的金屬導(dǎo)體跑到密度小的金屬導(dǎo)體中，當(dāng)達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，A,B間則形成一定的電位差，這就是接觸電勢(shì)，也稱為珀?duì)柼妱?shì)。
接觸電勢(shì)的大小與兩不同金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電子密度差異大小有關(guān)。
應(yīng)當(dāng)注意到：相同材料組成的接點(diǎn)，不論接點(diǎn)溫度是多少，均不會(huì)產(chǎn)生珀?duì)柼妱?shì)，即珀?duì)柼妱?shì)為0。
什么是溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）？
湯姆遜電勢(shì)是英國(guó)物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)并提出。
當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端溫度不同時(shí)，自由電子密度大的髙溫端會(huì)向自由電子密度小的低溫端擴(kuò)散。高溫端失掉一些電子帶正電形成高電位,低溫端因得到一些電子帶負(fù)電形成低電位，當(dāng)達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí),高、低溫端則形成一定的電位差，這就是溫差電勢(shì)，也稱為湯姆遜電勢(shì)。溫差電勢(shì)的大小與金屬導(dǎo)體的材料性質(zhì)及兩端的溫度差大小有關(guān)，而與熱電極的幾何尺寸和熱電極中間溫度無關(guān)。
熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)必須具備的條件是什么？
由熱電效應(yīng)（或稱塞貝克效應(yīng)）原理可知，熱電偶產(chǎn)生熱勢(shì)必須具備兩個(gè)條件：
(1)熱電偶的兩個(gè)電極必須使用兩種不同的（金屬）材料；
(2)熱電偶的兩端接點(diǎn)必須具備不同的溫度。
如何將測(cè)得的熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換成要測(cè)的溫度？
可以看到:_測(cè)量?jī)x表所測(cè)量到的僅是接點(diǎn)1，2之間的熱電勢(shì),并不是接點(diǎn)1處的溫度。
要將接點(diǎn)1，2之間的熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換成要測(cè)量的溫度，可用以下兩種方法:
(1)用熱電偶分度表進(jìn)行查找。1不同型號(hào)的熱電偶有相對(duì)應(yīng)的熱電偶分度表，只要從分度表上查找到測(cè)得的熱電勢(shì)值就能從分度表上查到對(duì)應(yīng)的溫度值。:
(2)繪成熱電勢(shì)特性曲線或整理成數(shù)學(xué)公式（即內(nèi)插公式），.這樣只要輸入測(cè)得的熱電勢(shì)值，就可以顯示出被測(cè)溫度值。以上也是熱電偶測(cè)量溫度的原理。
什么是熱電偶的分度表？
在對(duì)熱電偶進(jìn)行檢定或測(cè)量中，用電測(cè)儀表測(cè)得的是熱電偶的熱電勢(shì)值（pV)，而不是溫度值（t)。這就需要將所測(cè)得的熱電勢(shì)值轉(zhuǎn)換成溫度值，熱電偶的分度表所起到的就是這個(gè)作用。
熱電偶的分度表是用來將測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的被測(cè)溫度，還可反過來將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的熱電偶的熱電勢(shì)。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16839.1《熱電偶第1部分:分度表》，提供了8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的分度表,它們分別是：
(1)鉑銠13-鉬（R型）；
(2)鉑銠10-祐（S型）；
(3)鉑銠30-鉆銠6(B型）；
(4)鐵-銅鎳（J型）；
(5)銅-銅鎳（T型）；
(6)鎳鉻-銅鎳（E型）；
(7)鎳鉻-鎳鋁（K型）；
(8)鎳鉻硅-鎳硅（N型）。
這里有3點(diǎn)要加以說明：
a.該分度表的各表,參考端溫度均為Ot。.
b.表中的是指采用的是1990年的國(guó)際溫標(biāo),溫度單位是
c.表中£：/#，是指熱電勢(shì)（£)的單位是pV。
兩種不同的導(dǎo)電材料A和B組成的閉合回路如圖5-1所示，用于對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量的儀表，該組合就稱之為熱電偶。
熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)和不足是什么？
熱電偶已成為目前溫度測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用*為廣泛的測(cè)溫儀表之一。
(1)其主要優(yōu)點(diǎn)有
a.測(cè)量溫度范圍廣，可以在1K(-273^)~28001的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量；
b.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用、安裝和維修都很方便；
c.性能穩(wěn)定,準(zhǔn)確可靠；
d.熱慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快；
e.可多點(diǎn)測(cè)量,可遠(yuǎn)距離傳送,便于集中檢測(cè)和控制；
f.廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域的溫度測(cè)量
(2)其不足之處有：
a.使用中參考端必須是恒定的，否則會(huì)影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性；
b.在高溫或長(zhǎng)期使用時(shí)，會(huì)受到工作介質(zhì)或氣氛作用（如氧化、還原等），而發(fā)生劣化，降低使用壽命。
熱電偶的工作原理是什么？
由兩種不同的金屬或合金A和B加上測(cè)量?jī)x表組成閉合回路如圖5-1所示，A，B稱為熱電極，A,B的焊接連接點(diǎn)1，稱為測(cè)量端，（也稱為工作端或熱端），另一端接點(diǎn)2稱為參考端（也稱為參比端）。)測(cè)溫時(shí)，將熱電偶的測(cè)量端置于被測(cè)溫場(chǎng)所，其參考端置于常溫下，然后通過導(dǎo)線與測(cè)量?jī)x表連接。由于熱電偶兩端（1,2)所處的溫度不同，在熱電偶回路中，就有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。用測(cè)量?jī)x表測(cè)得電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值后,便可換算成相應(yīng)的溫度或直接由測(cè)量?jī)x表指示出被測(cè)溫度。
什么是熱電勢(shì)(塞貝克電勢(shì)）？
塞貝克電勢(shì)是德國(guó)醫(yī)生塞貝克于1821年發(fā)現(xiàn)并提出的。
當(dāng)熱電極A,B相接觸的兩端所處的溫度不同時(shí)，例如和r。，則在回路中就有一定大小的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，這個(gè)物理現(xiàn)象稱之為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。
這個(gè)在回路中由溫差而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)。
熱電勢(shì)用符號(hào)匕B(r,r0)表示它是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成的。
如果熱電偶回路的熱電勢(shì)用接觸電勢(shì)表示，那么■eAB(r，:r。）可用式(5-1)表本:五ab{T,T0)=EAIt(T)-Eab(Tq)式中jAB(r)——接點(diǎn)A,B在溫度r的分熱電勢(shì)；EM(T0)——接點(diǎn)A，B在溫度r。的分熱電勢(shì)。.式中應(yīng)當(dāng)注意到：
熱電偶測(cè)量的并不是測(cè)量端的溫度r,而是測(cè)量溫度差T-T0。—熱電偶分度表、熱電偶E-r特性曲線以及配熱電偶顯示儀表均是規(guī)定參考端溫度為0尤得到的。
什么是接觸電勢(shì)（珀?duì)柼妱?shì)）？
珀?duì)柼妱?shì)是法國(guó)鐘表匠珀?duì)柼?834年發(fā)現(xiàn)并提出。由于金屬導(dǎo)體材料不同，金屬導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子密度是不同的。當(dāng)兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，自由電子就會(huì)從密度大的金屬導(dǎo)體跑到密度小的金屬導(dǎo)體中，當(dāng)達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，A,B間則形成一定的電位差，這就是接觸電勢(shì)，也稱為珀?duì)柼妱?shì)。
接觸電勢(shì)的大小與兩不同金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電子密度差異大小有關(guān)。
應(yīng)當(dāng)注意到：相同材料組成的接點(diǎn)，不論接點(diǎn)溫度是多少，均不會(huì)產(chǎn)生珀?duì)柼妱?shì)，即珀?duì)柼妱?shì)為0。
什么是溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）？
湯姆遜電勢(shì)是英國(guó)物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)并提出。
當(dāng)金屬導(dǎo)體兩端溫度不同時(shí)，自由電子密度大的髙溫端會(huì)向自由電子密度小的低溫端擴(kuò)散。高溫端失掉一些電子帶正電形成高電位,低溫端因得到一些電子帶負(fù)電形成低電位，當(dāng)達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí),高、低溫端則形成一定的電位差，這就是溫差電勢(shì)，也稱為湯姆遜電勢(shì)。溫差電勢(shì)的大小與金屬導(dǎo)體的材料性質(zhì)及兩端的溫度差大小有關(guān)，而與熱電極的幾何尺寸和熱電極中間溫度無關(guān)。
熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)必須具備的條件是什么？
由熱電效應(yīng)（或稱塞貝克效應(yīng)）原理可知，熱電偶產(chǎn)生熱勢(shì)必須具備兩個(gè)條件：
(1)熱電偶的兩個(gè)電極必須使用兩種不同的（金屬）材料；
(2)熱電偶的兩端接點(diǎn)必須具備不同的溫度。
如何將測(cè)得的熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換成要測(cè)的溫度？
可以看到:_測(cè)量?jī)x表所測(cè)量到的僅是接點(diǎn)1，2之間的熱電勢(shì),并不是接點(diǎn)1處的溫度。
要將接點(diǎn)1，2之間的熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換成要測(cè)量的溫度，可用以下兩種方法:
(1)用熱電偶分度表進(jìn)行查找。1不同型號(hào)的熱電偶有相對(duì)應(yīng)的熱電偶分度表，只要從分度表上查找到測(cè)得的熱電勢(shì)值就能從分度表上查到對(duì)應(yīng)的溫度值。:
(2)繪成熱電勢(shì)特性曲線或整理成數(shù)學(xué)公式（即內(nèi)插公式），.這樣只要輸入測(cè)得的熱電勢(shì)值，就可以顯示出被測(cè)溫度值。以上也是熱電偶測(cè)量溫度的原理。
什么是熱電偶的分度表？
在對(duì)熱電偶進(jìn)行檢定或測(cè)量中，用電測(cè)儀表測(cè)得的是熱電偶的熱電勢(shì)值（pV)，而不是溫度值（t)。這就需要將所測(cè)得的熱電勢(shì)值轉(zhuǎn)換成溫度值，熱電偶的分度表所起到的就是這個(gè)作用。
熱電偶的分度表是用來將測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的被測(cè)溫度，還可反過來將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的熱電偶的熱電勢(shì)。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16839.1《熱電偶第1部分:分度表》，提供了8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的分度表,它們分別是：
(1)鉑銠13-鉬（R型）；
(2)鉑銠10-祐（S型）；
(3)鉑銠30-鉆銠6(B型）；
(4)鐵-銅鎳（J型）；
(5)銅-銅鎳（T型）；
(6)鎳鉻-銅鎳（E型）；
(7)鎳鉻-鎳鋁（K型）；
(8)鎳鉻硅-鎳硅（N型）。
這里有3點(diǎn)要加以說明：
a.該分度表的各表,參考端溫度均為Ot。.
b.表中的是指采用的是1990年的國(guó)際溫標(biāo),溫度單位是
c.表中£：/#，是指熱電勢(shì)（£)的單位是pV。
