溫度傳感器分類(lèi)及其原理

1.

熱電偶的工作原理

當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(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(chēng)為工作端或熱端，另一端溫度為

TO

，稱(chēng)為自由端

(

也稱(chēng)參

考端

)

或冷端，則回路中就有電流產(chǎn)生，如圖

2-1(a)

所示，即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電

動(dòng)勢(shì)。

這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為塞貝克效應(yīng)。

與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個(gè)：

其一，

當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí)，

此處便吸收或放出熱量

(

取決于電流的方向

)

，

稱(chēng)為珀?duì)柼?yīng)；其二，當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體吸收或放出熱量

(

取決

于電流相對(duì)于溫度梯度的方向

)

，稱(chēng)為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱(chēng)為熱電

偶。熱電偶的熱電勢(shì)

EAB(T

，

T0)

是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)合成的。接觸電勢(shì)是指兩種不同

的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢(shì)，

此電勢(shì)與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點(diǎn)的溫度

有關(guān)。

溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢(shì)，

此電勢(shì)只與導(dǎo)體或半

導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)，

而與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、

截面大小、

沿其長(zhǎng)度方向的溫度分布無(wú)關(guān)。

無(wú)論接觸電勢(shì)或溫差電勢(shì)都是由于集中于接觸處端點(diǎn)的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢(shì)，

熱電偶測(cè)

量的熱電勢(shì)是二者的合成。當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí)，在斷開(kāi)處

a

，

b

之間便有一電動(dòng)勢(shì)差△

V

，其極

性和大小與回路中的熱電勢(shì)一致，如圖

2-1(b)

所示。并規(guī)定在冷端，當(dāng)電流由

A

流向

B

時(shí)，

稱(chēng)

A

為正極，

B

為負(fù)極。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)△

V

很小時(shí)，△

V

與△

T

成正比關(guān)系。定義△

V

對(duì)△

T

的微分熱電勢(shì)為熱電勢(shì)率，

又稱(chēng)塞貝克系數(shù)。

塞貝克系數(shù)的符號(hào)和大小取決于組成熱電偶

的兩種導(dǎo)體的熱電特性和結(jié)點(diǎn)的溫度差。

2.

熱電偶的種類(lèi)

目前，

電工委員會(huì)

（

IEC

）

推薦了

8

種類(lèi)型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，

即為

T

型、

E

型、

J

型、

K

型、

N

型、

B

型、

R

型和

S

型。