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熱電偶的工作原理
閱讀：744 發(fā)布時(shí)間：2017-2-24
當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路,，其兩端相互連接時(shí),，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同,，一端溫度為T,，稱為工作端或熱端,，另一端溫度為T0,，稱為自由端（也稱參考端）或冷端,，回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān),。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”,，兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”,，產(chǎn)生的電動(dòng)勢則稱為“熱電動(dòng)勢”[1],。
熱電動(dòng)勢由兩部分電動(dòng)勢組成，一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢,，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢,。
熱電偶回路中熱電動(dòng)勢的大小，只與組成熱電偶的導(dǎo)體材料和兩接點(diǎn)的溫度有關(guān),，而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān),。當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后，熱電動(dòng)勢便是兩接點(diǎn)溫度t和t0,。的函數(shù)差,。
這一關(guān)系式在實(shí)際測溫中得到了廣泛應(yīng)用。因?yàn)槔涠藅0恒定,，熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢只隨熱端(測量端)溫度的變化而變化,，即一定的熱電動(dòng)勢對應(yīng)著一定的溫度。我們只要用測量熱電動(dòng)勢的方法就可達(dá)到測溫的目的[1],。
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,，
當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),，回路中就會(huì)有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢,，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）,。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端,，溫度較低的一端為自由端,，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢與溫度的函數(shù)關(guān)系,，制成熱電偶分度表,；分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表,。
在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí),，只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變,，即不受第三種金屬接入回路中的影響,。因此，在熱電偶測溫時(shí),，可接入測量儀表,，測得熱電動(dòng)勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度,。熱電偶測量溫度時(shí)要求其冷端（測量端為熱端,，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系,。若測量時(shí),，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性,。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常,。與測量儀表連接用補(bǔ)償導(dǎo)線。
熱電偶冷端補(bǔ)償計(jì)算方法：
從毫伏到溫度：測量冷端溫度,，換算為對應(yīng)毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加,，換算出溫度,；
從溫度到毫伏：測量出實(shí)際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值,，相減後得出毫伏值,，即得溫度。