熱電偶的工作原理

熱電溫度計是由熱電偶、補償導(dǎo)線及測量儀表構(gòu)成的。其中熱電偶是敏感元件, 它由兩種不同的導(dǎo)體A 和B 連接在一起, 構(gòu)成一個閉合回路, 當(dāng)兩個連接點1 與2 的溫度不同時, 由于熱電效應(yīng),回路中就會產(chǎn)生零點幾到幾十毫伏的熱電動勢, 記為EAB 。接點1 在測量時被置于測場所, 故稱為測量端或工作端。接點2 則要求恒定在某一溫度下,稱為參考端或自由端, 如圖1 所示。
 
實驗證明, 當(dāng)電極材料選定后, 熱電偶的熱電動勢僅與兩個接點的溫度有關(guān), 即
d EAB （ t1 , t2 ） = SAb ×d t ,
比例系數(shù)SAB 稱為熱電動勢率, 它是熱電偶zui重要的特征量。當(dāng)兩接點的溫度分別為t1 , t2 時, 回路總的熱電動勢為
 
式中eAB （ t1 ） 、eAB （ t2 ） 分別為接點的分熱電動勢。
     對于已選定材料的熱電偶, 當(dāng)其自由端溫度恒定時, eAB （ t2 ） 為常數(shù), 這樣回路總的熱電動勢僅為工作溫度t1 的單值函數(shù)。所以, 通過測量熱電動勢的方法就可以測量工作點的實際溫度。

2 　熱電偶測量溫度的使用方法
       圖1 中我們把自由端2 畫成虛線, 是想說明熱電偶在使用時2 點實際上不是直接相接的。由熱電偶的中間金屬定律: “在熱電偶測溫回路中, 串接第三種導(dǎo)體, 只要其兩端溫度相同, 則熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢與串接的中間金屬無關(guān)”, 那么, 我們把較短的測量導(dǎo)線和儀表串接在2 點并視其為第三種金屬, 就可認(rèn)為它們不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢即工作溫度的測量。
       實際使用時, 測量場所與測量儀表往往相距很遠, 又因為組成熱電偶的材料比較貴重, 所以常加導(dǎo)線來連接。這里有兩種使用方法: *種, 兩根連接導(dǎo)線具有相同的熱電性質(zhì), 如在一根導(dǎo)線（如常用的紫銅線） 上取下的兩段線, 它們的化學(xué)成分和物理性質(zhì)就很相近, 這時, 可根據(jù)中間金屬定律判斷出電偶的熱電動勢只取決于電偶兩端溫度t1 ,t2 , 其它環(huán)境溫度的影響就可忽略。第二, 熱電偶的兩電極分別采用和自己熱電性質(zhì)相近的補償導(dǎo)線延長至3 點, 這樣熱電動勢只取決于t1 和t3 , 而與t2 無關(guān)。
       上述使用情況中, 溫度點t2 和t3 往往采用冰水混合物（0 ℃） 來恒定溫度。這時, 總的熱電動勢就變成工作溫度t1 的單值函數(shù), 可記為E - t1 。
為了使用方便, 對于不同的熱電偶規(guī)定了不同的分度號, 根據(jù)不同的分度號, 我們又可查找其對應(yīng)的分度表, 從而得到標(biāo)準(zhǔn)熱電偶E - t1 關(guān)系的具體對應(yīng)值（相關(guān)溫度點一般規(guī)定為0 ℃） 。下面給出一例[2 ] , 見表1。
 
　熱電偶測溫時, 除工作端外的各個部分要求有良好的絕緣, 否則會引入誤差, 甚至無法測量。另外, 為了支撐和固定熱電極, 延長其壽命, 還應(yīng)選擇合適的保護套管材料。使用一段時間后, 熱電偶要和標(biāo)準(zhǔn)偶進行校正。

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