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熱電偶基本介紹

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合回路，當兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(Seebeck effect）。兩種不同成份的均質導體為熱電極，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恒定的溫度下。根據熱電動勢與溫度的函數關系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，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，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱將保持不變，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，可接入測量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質的溫度。熱電偶測量溫度時要求其冷端（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***的比例關系。若測量時，冷端的（環境）溫度變化，將嚴重影響測量的準確性。在冷端采取***措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償正常。與測量儀表連接用專用補償導線。

熱電偶冷端補償計算方法：

從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應毫伏值，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。

熱電偶測溫條件

是一種感溫元件，是一種一次儀表，熱電偶直接丈量溫度。由2種不同成分材質的導體組成的閉合回路，由于材質不同，不同的電子密度產生電子擴散，穩定均衡后就產生 了電勢。當兩端存在梯度溫度時，回路中就會有電流產生，產生熱電動勢，溫度差越大，電流就會越大。測得熱電動勢之后即可曉得溫度值。熱電偶實際上是一種能量轉換器，將熱能轉換成電能。

熱電偶的技術優勢：熱電偶測溫范圍寬，性能比較穩定；丈量精度高，熱電偶與被測對象直接接觸，不受中間介質的影響；熱響應時間快，熱電偶對溫度變化反響靈活；丈量范圍大，熱電偶從-40~+ 1600℃ 均可連續測溫；熱電偶性能牢靠， 機械強度好。使用壽命長，裝置便當。

電偶必需是由兩種性質不同但契合***請求的導體（或半導體）資料構成回路。熱電偶丈量端和參考端之間必需有溫差。

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因此在回路中構成一個大小的電流，這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是應用這一效應來工作的。

熱電偶的特點

1、裝配簡單，更換方便；

2、壓簧式感溫元件，抗震性能好；

3、測量精度高；

4、測量范圍大（－200℃～1300℃，特殊情況下－270℃～2800℃）；

5、熱響應時間快；

6、機械強度高，耐壓性能好；

7、耐高溫可達2800度；

8、使用壽命長。

熱電偶的工作原理

兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當兩個接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。

熱電偶實際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個問題：

1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數；

2、熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關；

3、當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱的大小，只與熱電偶的溫度差有關；若熱電偶冷端的溫度保持***，這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生熱量，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

熱電偶的結構

熱電偶的結構形式為了***熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

1、組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

2、兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

3、補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

4、保護套管應能***熱電極與有害介質充分隔離。

熱電偶的分類

1、按固定裝置型式分類

熱電偶作為主要測溫手段，用途十分廣泛，因而對固定裝置和技術性能有多種要求，因此熱電偶的固定裝置分為六種：無固定裝置式、螺紋式、固定法蘭式、活動法蘭式、活動法蘭角尺形式、錐形保護管式六種。

2、按裝配及結構方式分類

根據熱電偶的性能結構方式可分為：可拆卸式熱電偶、隔爆式熱電偶、鎧裝熱電偶和壓彈簧固定式熱電偶等特殊用途的熱電偶。

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指***標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國統一設計型熱電偶。

從理論上講，任何兩種不同導體（或半導體）都可以配制成熱電偶，但是作為實用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了***工程技術中的可靠性，以及足夠的測量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是：

1、在測溫范圍內，熱電性質穩定，不隨時間而變化，有足夠的物理化學穩定性，不易氧化或腐蝕；

2、電阻溫度系數小，導電率高，比熱小；

3、測溫中產生熱電勢要大，并且熱電勢與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數關系；

4、材料復制性好，機械強度高，制造工藝簡單，價格便宜。