热电偶传感器
热电偶温度传感器
●热电偶温度传感器介绍
标准化热电偶温度传感器我国从1988年1月1日起，热电 偶温度传感器和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生 产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶温度 传感器为我国统一设计型热电偶温度传感器。
●热电偶温度传感器介绍
2. K型热电偶温度传感器
K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电 子调节器配套使用[1]。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范 围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶通常由感温元件、 安装固定装置和接线盒等主要部件组成。K型热电偶是目前用量最大的廉金属 热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2～4.0mm。 正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90:10，负极（KN）的名义化学成分 为：Ni:Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。K型热电偶具有线性度好，热 电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等 优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。K型热电偶不能直接在高 温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱 氧化气氛.
常用热电偶温度传感器可分为标准热电偶温度传感器和非标准热电偶温度 传感器两大类。所调用标准热电偶温度传感器是指国家标准规定了其热电势 与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶温度传感器，它 有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶温度传感器在使用范围或 数量级上均不及标准化热电偶温度传感器，一般也没有统一的分度表，主要 用于某些特殊场合的测量。
●热电偶温度传感器介绍
3.热电偶温度传感器的价格参考
CEM/华盛昌NR38
标准价：179
热电偶传感器工作原理
热电偶传感器工作原理
热电偶传感器是一种常用于测量温度的传感器，其工作原理基于热电效应。
热电偶传感器通常由两种不同材料的金属导线组成，一段称为测量端，另一段称为引线端。
当热电偶传感器的测量端与待测物体接触时，测量端的温度会发生变化。
根据热电效应的原理，当两种不同材料的导线连成闭合回路时，当两个连接点温度不相等时，会产生电动势。
具体来说，热电效应分为两种：西贝克效应和伏特效应。
西贝克效应是指当两种不同金属导线的连接点温度不相等时，会产生一个电动势，其大小与温度差成正比。
而伏特效应是指通过金属导线时，因温差产生的电压或电流。
在热电偶传感器中，两种不同材料的金属导线连接处即为热电偶的测量端。
当测量端与待测物体接触时，测量端的温度会受到待测物体温度的影响，导致测量端与引线端之间产生一个电动势。
通过测量端与引线端之间的电势差，可以间接获得待测物体的温度。
需要注意的是，热电偶传感器的测量精度会受到一些因素的影响，例如导线材料的选择、温度梯度、电阻等。
因此，在使用热电偶传感器进行温度测量时，需要根据具体情况进行校准和修正。
热电偶传感器的原理与发展应用
热电偶传感器的原理与发展应用一、引言热电偶传感器是一种广泛应用于温度测量和控制的传感器，其原理是基于塞贝克效应（Seebeck effect）来测量温度。
本文将围绕热电偶传感器的原理、发展应用等方面展开讨论，旨在明确本文的目标，即介绍热电偶传感器的原理，探讨其在现代工业领域的应用和发展趋势。
二、热电偶传感器的原理热电偶传感器是基于塞贝克效应的测温传感器。
塞贝克效应是指两种不同材料构成的回路中，当两端处于不同的温度时，回路中会产生电动势的现象。
热电偶传感器由两种不同材料的导体或半导体构成，一端接热源，另一端作为测量端。
当两端温度存在差异时，由于塞贝克效应的作用，测量端会产生电动势，通过测量该电动势的大小，可以确定温度差的大小，从而实现对温度的测量。
三、热电偶传感器的发展应用1.工业领域：热电偶传感器在工业领域中广泛应用于温度测量和控制。
例如，在钢铁、石油化工、电力等行业中，需要对生产过程中的温度进行精确测量和控制，以确保产品质量和生产效率。
热电偶传感器具有测量精度高、响应速度快、稳定性好等优点，因此被广泛应用于这些领域。
2.航空航天领域：在航空航天领域，热电偶传感器被用于测量飞行器表面的温度、发动机内部的温度等。
由于热电偶传感器具有抗辐射、耐高温等特性，因此能够满足航空航天领域对温度测量的特殊要求。
3.医疗领域：在医疗领域，热电偶传感器被用于测量病患的体温、血液温度等。
例如，在手术过程中，需要对病患的体温进行精确测量和控制，以防止手术过程中出现低温或高温对病患造成不良影响。
四、结论本文介绍了热电偶传感器的原理和发展应用，表明了其在现代工业领域的重要地位和作用。
随着科技的不断进步和工业的发展，热电偶传感器的应用领域将会越来越广泛。
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现和应用，热电偶传感器的性能将会得到进一步提升，为现代工业的发展提供更加精确、快速、稳定的温度测量和控制手段。
热电偶传感器的工作原理
热电偶传感器的工作原理
热电偶传感器是一种常用的温度测量装置，基于热电效应进行温度测量。
它由两种不同金属（常用的是铂铑和铜/铜镍合金）组成的导线焊接在一起，形成一个闭合回路。
当两种金属焊接点的温度不同时，就会产生一个热电势差，即热电效应。
热电偶传感器的工作原理是基于“温差产生电势差”的热电效应。
当两个焊接点温度不同时，热电效应将会在热电偶的两个端口之间产生一个电势差。
这个电势差会通过连接在热电偶两端的导线传递到测量仪器或控制系统中进行处理。
温度差异引起的热电势差遵循“温度差愈大，电势差愈大”的规律，一般情况下，使用温度相对较高的焊接点作为测温点（被测物体的温度），而另一个焊接点常常保持在稳定的温度（一般为室温），作为参考点。
由于热电势差非常小，因此在测量过程中需要使用放大器或信号转换器将其放大或转换为可读的电信号。
通过测量放大后的信号，可以得到焊接点间的温度差，从而间接测量被测物体的温度。
需要注意的是，由于不同金属对温度的响应不同，因此不同类型的热电偶传感器在温度范围、精度和适用环境等方面有所区别。
在选择和使用热电偶传感器时，需要根据具体的应用要求进行合理的选择。
热电偶传感器
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几种冷端处理方法：
1. 补偿导线法 2. 热电偶冷端温度恒温法 3. 计算修正法 4. 冷端补偿电桥法
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1. 补偿导线法
组成：补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层。 热电偶补偿导线功能： 其一实现了冷端迁移； 其二是降低了电路成本。 补偿导线又分为延长型和补偿型两种 延长形：补偿导线合金丝的名义化学成分及热电势标称值与配用的热电偶相同，用字母“Ｘ”附在热电偶分度号后表示， 补偿型：其合金丝的名称化学成分与配用的热电偶不同，但其热电势值在100℃以下时与配用的热电偶的热电势标称值相同，有字母“C”附在热电偶分度号后表示，
钯铂系
Pd、Pt及Au合金
Au、Pd合金
0～1100
1300
耐磨性能强，热电动势的大小基本上与K型相同
镍铬、 金铁
以Ni-Cr为主的合金
含0.07mo1%Fe的合金
0～300K
/
20K以下热电动势比较大，热电动势的线性好
银金、 金铁
含Au为0.37mo1% 的合金
含0.03mo1%Fe的 Au-Fe合金
6.3 热电偶传感器
6.3.1 热电偶测温原理 6.3.2 热电偶的基本定律 6.3.3 热电偶的冷端处理和补偿 6.3.4 标准化热电偶 6.3.5 非标准化热电偶 6.3.6 热电偶结构型式 6.3.7 热电偶安装注意事项
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6.3.1 热电偶测温原理
热电偶：两种不同的金属A和B构成闭合回路 当两个接触端T﹥ T0时，回路中会产生热电势
PtRh5、PtRh20
300～1500 1100～1600
1800 1800
热电偶温度传感器
3．电桥补偿法
电桥补偿法也称自由端补偿法，是利用不平衡电桥产生的 热电动势来补偿热电偶温度传感器因自由端温度变化而引起的 热电动势变化。
4．计算修正法
图4-19 电桥补偿法
求出当自由端为0℃时的热电动势，通过查表计算的方法，得 到被测实际温度。
1.4 分类
1．普通热电偶温度传感器
普通热电偶温度传感器主要由接线盒、热电极、绝缘套管、 保护套管及热端等部分组成。
T 工作端
A T0
B 自由端
图4-11 测温原理
1．接触电动势
导体 A、B 在接触点温度为 T 时形成的接触电动势 eAB (T ) 可表示为
eAB (T )
kT e
ln
NAT NBT
（4-3）
式中， k 1.381023 J/K，称为波尔茨曼常数；T 表示接触点的绝对温度，单位为 K（开尔
文）；e 1.6 1019 C，表示单位电荷；NAT 、 NBT 分别表示导体 A、B 温度为 T 时的自由电子密
图4-17 参考电极定律
1.3 温度补偿方法
1．补偿导线法
可以用一对金属导线将自由端延长，这对导线称为 “补偿导线”。
补偿导线的热电特性在测量范围内必须与热电偶 温度传感器相同或基本相同，且价格相对较低。
A
A
T
B
B
T0
图4-18 补偿导线法
2．自由端恒温法
在实验室和精密测量中，通 常把自由端放入装满冰水混合物 的容器中，以使自由端温度保持 在0℃，这种方法称为零度恒温 法。
反之，如果唯一导体材料组成的回路中存 在热电动势，可验证此材料是非均质的。
在实际应用中，常用均质导体定律来检验 热电极材料成分是否相同，或该材料是否为均 质的。
盘点四种常用的温度传感器
盘点四种常用的温度传感器温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
设计中最常用的温度传感器有：热电偶传感器、热敏电阻传感器、铂电阻传感器(RTD)、集成（IC）温度传感器。
下图给出代表性的实物照片。
1. 热电偶传感器热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，由该原理可知热电偶的一个优势是其无需外部供电。
另外，热电偶还有测温范围宽、价格便宜、适应各种大气环境等优点，但其缺点是测量精度不高，故在高精度的测量和应用中不宜使用热电偶。
热电偶两种不同成份的材料连接是标准的，根据采用材料不同可分为K型热电偶、S型热电偶、E型热电偶、N型热电偶、J 型热电偶等等。
2. 热敏电阻传感器热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变。
按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。
正温度系数热敏电阻（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件，被广泛应用于各种电子元器件中。
热敏电阻通常在有限的温度范围内可实现较高的精度，通常是-90℃〜130℃。
3. 铂电阻传感器铂电阻，又称为铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。
并且铂电阻阻值会随着温度的升高匀速有规律的变大。
铂电阻可分为PT100和PT1000等系列产品，PT100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，PT1000即表示它在0℃时阻值为1000欧姆。
铂电阻具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点，被广泛应用于医疗、电机、工业、温度计算、卫星、气象、阻值计算等高精温度设备中。
4. 集成(IC)温度传感器集成（IC）温度传感器是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及信号输出功能的专用IC。
第五章 热电偶传感器
传感器与检测技术
热电偶分度表
不同金属组成的热电偶，温度与热电动势之间有不同 的函数关系，一般通过实验的方法来确定，并将不同 温度下测得的结果列成表格，编制出热电势与温度的 对照表，即分度表。 供查阅使用，每10℃分档 。中间值按内插法计算。
EM E L tM t L (t H t L ) EH EL
传感器与检测技术
见书23页
传感器与检测技术
4、补偿电桥法
补偿电桥法 是利用不平衡电 桥产生的电动势 来补偿热电偶冷 端温度变化而引 起的热电动势变 化。
+
-
传感器与检测技术
5、仪表机械零点调整法
用热电偶测温时，若t0=tn≠0℃，要使指示值不 偏低，可先将显示仪表指针调整到相当于热电偶冷 端温度tn的位置上。 应用于：一些精度要求不高、冷端温度不经常变化 的情况下。
红-紫 红-白
5.264 4.279
T
（铜—铜镍 ）
传感器与检测技术
例5-3
用镍铬—镍硅热电偶(K)测量某一实际为1000℃ 的对象温度。所配用仪表在温度为20℃的控制室 里，设热电偶冷端温度为50℃。当热电偶与仪表 之间用补偿导线或普通铜导线连接时，测得温度各 为多少?又与实际温度相差多少?
再查该分度表得被测温度t=1006.5℃。若不进行校正，则 所测9.481mV对应的温度为991℃，误差–15.5℃。
传感器与检测技术
例5-5
用S型热电偶测炉温，其冷端温度为30℃，显示仪 表的指示值为991℃，试求炉温。
解：在l000℃左右，铂铑10—铂热电偶的校正系数 可近似取0.55，因此按修正公式可得炉温t t= t′+Ktn= (991 + 0.55×30)℃= 1007.5℃ 与例5-4相比可以看出，近似计算法仅比准确计算方 法相差1℃。这说明此种方法在一些精度要求不高的现场 是可以使用的。
热电偶传感器及其应用
2024/8/18
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在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要 第三种导体两端的温度相等，则对热电偶回路总 的热电动势无影响。
利用热电偶进行测温, 必须在回路中引入连接
导线和仪表。
A
t2
t1
mV
B
t2
C
请问：接入导线和仪表后会不会影响回路中的
热电势呢？
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2．参考电极定律（标准电极定律）
A ：汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为
1℃时所产生的温差电动势。
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热电偶回路中总的热电势应是接触电动势与温差电 动势之和：
接触电动势
温差电动势
EAB T ,T0 eAB T eAB T0 eB T ,T0 eA T ,T0
k T ln
e
N AT N BT
法兰
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接线盒
普通装配型热 电偶的结构图
引出线套管
不锈钢保护管
固定螺纹 （出厂时用塑料包裹） 热电偶工作端（热端）
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２、铠装热电偶
铠装热电偶又称套管热电偶。是由金属保护套管、 绝缘材料和热电极三者组合成一体的特殊结构的热电 偶。
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铠装型热电偶外形
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一、常用热电偶简介
目前工业上常用的有四种标准化热电偶 1.铂铑10－铂热电偶（S） 2.镍铬－镍硅热电偶（K） 3.镍铬－考铜热电偶（E） 4.铂铑30－铂铑6热电偶（B）
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1.铂铑10－铂热电偶（S）
可在1300℃以下的范围内长期使用，短期可 测量1600℃的高温。
什么是热电偶传感器(温差热电偶)
热电偶和热电阻及显示仪表的分度号
K：代表镍铬-镍硅热电偶，
E：代表镍铬-铜镍热电偶，
S：代表铂铑10-铂热电偶， ຫໍສະໝຸດ B：代表铂铑30-铂铑6热电偶，
PT100：代表铂热电阻。
热电偶传感器（温差热电偶）目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。它除具有结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换等优点外，还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。
两种不同的导体或半导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势
简述热电偶传感器的工作原理
简述热电偶传感器的工作原理1.引言1.1 概述热电偶传感器是一种常用的温度测量设备，它基于热电效应原理，能够将温度转化为电信号。
热电偶传感器由两种不同金属导线组成，它们通过焊接或相连形成一个回路。
当热电偶的两个交界处有不同温度时，就会产生热电势差，即热电偶电动势。
通过测量这个电动势，我们可以计算出温度变化。
热电偶传感器的工作原理可以简述为：当热电偶的两个接点温度不同时，就会在该热电偶上产生一个热电势差。
这是因为不同金属导线的热电势特性不同，形成了一个由温差驱动的电池。
这个电势差能够通过电路进行测量和计算。
根据热电偶的材料和温度特性，我们可以确定出一个特定的热电势和温度之间的关系，从而实现对温度的准确测量。
热电偶传感器具有许多优点，例如高温测量范围、快速响应、抗振动和可靠性等。
它们广泛应用于工业自动化、科学研究、环境监测等领域，常用于测量高温炉窑、发动机排气温度、液体流体温度等。
在本文中，我们将详细介绍热电偶传感器的基本构成和原理，以及其工作原理的具体步骤和关键参数。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解热电偶传感器的工作原理，并为其在实际应用中提供参考和指导。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将以以下结构来详细介绍热电偶传感器的工作原理：第一部分是引言，在引言部分，先对热电偶传感器进行概述，介绍其在工业领域中的应用与重要性。
然后，概括说明本文的结构和内容。
最后，明确本文的目的，即为读者提供一个全面而清晰的了解热电偶传感器工作原理的文章。
第二部分是主要内容，将分为两个子节。
2.1 热电偶传感器的基本构成和原理。
在这一部分，将详细介绍热电偶传感器的基本组成部分及其功能。
包括两种不同金属导线的选择及其相互连接方式，以及热电偶传感器的工作原理。
2.2 热电偶传感器的工作原理。
在这一部分，将更加深入地探讨热电偶传感器的工作原理。
包括热电效应的基本原理和热电偶传感器在不同温度变化下产生的电势信号。
同时，还将解释如何根据电势信号的变化来测量被测量物体的温度。
热电偶温度传感器
热电偶温度传感器介绍热电偶温度传感器是一种常见的温度测量设备，广泛应用于各种工业场所和实验室中。
它通过利用热电效应测量温度，并将其转换为电信号输出。
本文将介绍热电偶温度传感器的原理、使用方法、优缺点以及应用领域。
原理热电偶温度传感器是基于Seebeck效应的原理工作的。
Seebeck效应指的是当两个不同金属或合金的两个接触点存在温度差时，会产生一个电动势。
具体来说，热电偶传感器由两种不同金属或合金的导线组成，这两条导线的一端相互接触，形成冷端，而另一端则被暴露在被测量温度的环境下，形成热端。
当热端和冷端存在温度差时，将会在两者之间产生一个电势差。
这个电势差可以通过热电偶电动势来衡量，热电偶电动势与温度之间存在一定的线性关系。
因此，通过测量热电偶电动势即可得到被测量温度的信息。
使用方法热电偶温度传感器的使用方法相对简单。
首先，将热电偶的冷端连接到测量设备，而热端暴露在被测量温度的环境中。
然后，将热电偶的接口连接到温度测量设备或控制系统中。
在使用热电偶传感器时，需要注意以下几点：1.不同类型的热电偶传感器具有不同的温度测量范围，因此需要根据实际需求选择合适的型号。
2.热电偶传感器的冷端连接需要保持良好的接触，以确保温度测量的准确性。
3.热电偶传感器的热端暴露在被测量温度的环境中时，需要避免外界因素的干扰，如热辐射、风扇等。
4.热电偶传感器的电缆长度也会对测量结果产生影响，较长的电缆会引入额外的电阻，影响电压信号的传输。
优缺点热电偶温度传感器具有以下的优点：•宽温度测量范围：热电偶传感器可以测量从极低温度到极高温度范围内的温度变化，适用于各种工业应用。
•高精度：热电偶传感器的温度测量精度较高，一般可达到几毫克或更高。
•快速响应：热电偶传感器的响应时间较短，可以实时监测温度的变化。
•耐高温性能：热电偶传感器可以在高温环境下工作，一些特殊的热电偶传感器甚至可在几千摄氏度的高温环境下工作。
•耐腐蚀性：热电偶传感器的金属或合金材料具有较好的耐腐蚀性能，适用于一些特殊的工业环境。
《热电偶传感器》课件
热电偶传感器的应用领域
工业自动化
在工业生产过程中，热电偶传感 器常用于测量各种气体和液体的 温度，控制生产过程中的温度参 数。
科学研究
在物理、化学、生物学等科学研 究中，热电偶传感器可用于测量 各种温度变化，如生物体内温度 变化、化学反应过程中的温度变 化等。
医疗领域
在医疗领域，热电偶传感器可用 于测量人体温度、血液温度等， 为医疗诊断和治疗提供重要数据 。
《热电偶传感器》PPT课件
contents
目录
• 热电偶传感器概述 • 热电偶传感器的性能参数 • 热电偶传感器的设计与优化 • 热电偶传感器的校准与标定 • 热电偶传感器的实际应用案例
01 热电偶传感器概 述
定义与工作原理
定义
热电偶传感器是一种将温度差转换为 电势差的传感器，通过测量电势差来 推算温度差。
要点二
要求
定期进行校准与标定，确保传感器性能稳定；遵循相关标 准和规范。
校准与标定的方法与步骤
方法：采用标准温度源、标准
步骤
电阻箱等设备进行校准与标定
。
01
02
1. 准备标准设备和热电偶传感 器；
03
2. 将热电偶传感器连接到标准
设备上；
04
3. 按照规定的测试条件进行测 试；
05
4. 记录测试数据并进行分析。
详细描述
在汽车发动机排放系统中，尾气温度是衡量发动机工作 状态的重要参数。热电偶传感器安装在排气管中，可以 实时监测尾气的温度变化。当尾气温度异常升高时，可 能表明发动机存在故障或燃烧不充分，需要采取相应措 施进行维修或调整。通过监测尾气温度，可以确保发动 机正常运转和排放达标，提高汽车的安全性能和环保性 能。
第9章 热电偶传感器
4、参考电极定律
若两种导体A、B分别与第三种导体C组成热电偶 的热电势已知，则A、B组成的热电偶也已知。
T
A B A
C
标准电极：铂
B
C
EAB(T , T 0) EAC(T , T 0) EBC(T , T 0)
T0
例：已知 EAC (1084.5,0) 13.967 mV , EBC (1084.5,0) 8.354mV 求：EAB(1084.5,0) ?
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表面热电偶
浸入式热电偶
9.3 热电偶的结构种类
二、热电偶的结构 1. 装配式热电偶
（1）热电极 热电性质稳定 物理化学性质稳定 电阻温度系数小、电阻率高
贵金属
输出热电势大、输出呈线性 普通金属 复制性好、工艺简单、价格低 （2）绝缘瓷珠 防止电极间短路：氧化铝管、耐火陶瓷 （3）保护套管 （4）接线盒 （5）接线端子
F 32 1.8t
6
3.热力学温标（Thermodynamic celsius ）
热力学温标是建立在热
力学第二定律基础上的最
科学的温标，是由开尔文
（Kelvin）根据热力学定
律提来的，因此又称开氏
温标。它的符号是T，单位
是开尔文（K） 。
威廉·汤姆逊·开尔文
3.热力学温标：开式温标
热力学温度是国际上公认的最基本温度，我国目 前实行的是1990年国际温标( ITS — 90）
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二、热电偶基本定律
1、中间导体定律 导体A、B组成的热电偶中插入第三种导体C，只要 导体C两端温度相同，则对热点偶总热电势无影响。 意义：
M 2
C T0 3
2
T0
热电偶传感器的基本原理
热电偶传感器的基本原理热电偶传感器是一种常见的温度测量技术，可以用于科学和工业环境中，例如实验室的温度控制、制造业中的加热过程控制以及航空航天和汽车行业中的发动机温度监测。
本文将介绍热电偶传感器的基本原理，包括什么是热电偶、热电偶如何工作以及热电偶的优缺点。
什么是热电偶热电偶是一种温度传感器，由两种不同金属线制成的线偶组成，每个线偶都可对应一个电压值。
当两个线偶连接在一起形成热电偶后，这个系统就具有了一定的热电性质。
如果两个线偶的连接点处于两种不同温度下，就会在连接点处形成一个温差，即电势差。
这个电势差的大小与温差成正比。
热电偶通常由两种金属线制成，例如钨铑和铂铑线，这两种金属线具有不同的热电电势值。
当两种金属线某个端点接在一起时，这个端点便成为了电偶接点。
热电偶如何工作当热电偶的金属线端点处于不同温度时，就会形成一个电势差。
使用一个多米诺电池将这个电势差测量出来，可以得知两个端点之间的温度差。
在一般的热电偶中，两种金属线的成分和直径都相同，称为标准热电偶。
标准热电偶的铂铑线常被用于温度测量中，原因是这种金属线的热电电势值较稳定、线性响应范围较宽。
热电偶传感器需要校准，因为不同材料制成的热电偶可能使用不同量级的电压信号，且电压信号可能会受到电缆延迟、电缆长度和温度效应的影响。
在使用热电偶时，需要确保电缆连接实际上是铜线，因为铜线产生的温度变化只会对输出信号产生相对较小的影响，即使保证电缆温度是恒定的。
热电偶的优缺点优点•热电偶可以测量较宽的温度范围，通常在-200至2000摄氏度之间。
•热电偶具有极高的重复性和准确性，可达0.1°C的精度。
•热电偶可以被适应于多种工作环境，例如怀有电磁辐射的环境和有导电介质的环境。
缺点•热电偶测量结果基于电磁测量，因此受电磁干扰影响较大。
•热电偶输出的电压很低，需要较大的电缆长度来收集并扩大信号，导致信号的延迟和衰减。
•热电偶受到电缆和连接器的影响，这些材料的性能会降低热电偶的响应能力和准确性。
热电偶式温度传感器的原理
热电偶式温度传感器的原理“同学们，今天我们来一起探讨一下热电偶式温度传感器的原理。
”我站在讲台上对着下面的学生们说道。
热电偶式温度传感器啊，它可是温度测量中非常常用的一种传感器呢。
它的工作原理其实并不复杂，简单来说，就是利用了热电效应。
啥是热电效应呢？就是两种不同的导体或半导体组成一个闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中就会产生热电势。
这就好比两个人，一个在热的地方，一个在冷的地方，他们之间就会产生一种差异，这种差异就是热电势啦。
比如说啊，我们常见的铜和康铜组成的热电偶。
当一端受热，温度升高，而另一端保持低温，这时候就会有热电势产生。
这个热电势的大小就和温度差有关系，我们通过测量这个热电势，就能知道温度的高低啦。
同学们可能会问，那这个热电偶式温度传感器有啥优点呢？它的优点可不少呢。
首先，它的测量范围很广，可以从零下几十度到上千度都能测量。
而且它的结构简单，使用方便，稳定性也比较好。
在很多工业领域，像钢铁、化工、电力等等，都广泛应用了热电偶式温度传感器。
我给大家讲个实际例子吧。
在钢铁厂，炼钢的时候温度是非常关键的。
如果温度控制不好，那炼出来的钢质量可能就不行。
这时候就会用到热电偶式温度传感器来实时监测钢水的温度。
工人们根据传感器反馈的温度数据，及时调整炼钢的工艺参数，确保钢水的温度始终保持在合适的范围内。
当然啦，热电偶式温度传感器也不是完美的，它也有一些局限性。
比如它会受到环境温度的影响，还有就是测量的精度相对来说不是特别高。
但是在很多情况下，它的优点远远大于它的缺点。
那同学们可能又会问了，怎么选择合适的热电偶呢？这就需要考虑很多因素啦。
比如测量的温度范围、精度要求、环境条件等等。
不同的热电偶材料适用于不同的温度范围和环境。
热电偶式温度传感器是一种非常重要的温度测量工具。
它在我们的日常生活和工业生产中都发挥着重要的作用。
希望同学们通过今天的学习，能对它有更深入的了解。
以后要是在工作中遇到了，也能知道怎么去应用它。
热电偶传感器特点
热电偶传感器特点1. 热电偶传感器的特点之一就是测量范围超广啊！就好像孙悟空的金箍棒能伸得很长很长一样。
你想想，从低温到高温，各种极端环境它都能应对自如，多厉害呀！比如在钢铁厂里监测高温熔炉的温度。
2. 它的响应速度那叫一个快呀，简直就像闪电侠一样！瞬间就能给出温度数据呢。
就好比你做饭时，它能迅速告诉你锅里的油温是否合适，及时调整火候。
3. 热电偶传感器的精度也是杠杠的！可以精准地测量出细微的温度变化，这就如同一个非常细心的侦探，不放过任何蛛丝马迹。
比如在实验室里对化学反应的温度进行精确把控。
4. 稳定性强也是它的一大优点啊！就像一位忠诚可靠的伙伴，始终坚守岗位。
即使在恶劣的条件下长时间工作，它也能稳稳当当的，比如用在野外环境监测中。
5. 热电偶传感器很耐用呢，简直就是打不死的“小强”！经历各种折腾也不容易坏。
你想想，一些恶劣环境中的设备，它都能坚持工作好多年，厉害吧！就像在工厂里持续运转的机器上的它。
6. 它安装起来多方便呀！就如同搭积木一样简单。
不需要太复杂的操作，很快就能安装好投入使用。
比如在一些临时检测场景中，迅速就能安装好它开始工作。
7. 热电偶传感器的兼容性还特别好，简直能和各种设备成为好“搭档”！无论是复杂的系统还是简单的仪器，它都能很好地配合。
就像一个百搭的万能钥匙。
8. 它的性价比超高哟！花较少的钱就能获得这么可靠的传感器，这不是超划算吗？就好像用很实惠的价格买到了质量超好的宝贝一样。
在很多普通的应用场景中都能见到它实惠又好用的身影。
9. 热电偶传感器的这些特点可太牛了！它真的是我们在温度测量领域的得力小助手啊，不可或缺！有了它，我们能更好地掌握温度情况，做出正确的决策呢！。
热电偶传感器
E AB (T1,T2 ) EAC (T1,T2 ) EBC (T1,T2 )
T
T
T
2
2
2
A
CA
BB
C
T
T
T
图71.6 三组导线1 的热电偶1图
（4）连接导体定律与中间温度定律 当导体A、B连接导体A′、B′如图7.7所示，
中间温度Tn,其表达式为：
EABAB (T ,Tn ,T0 ) EAB (T ,Tn ) EAB (T ,T0 )
保热测温精度。
对标准化热电偶则在使用一段时间后或测 量端要受氧化腐蚀，并在高温下发生再结晶， 以及受拉伸、弯曲等机械应力的影响后再进行 标定，以消除测量系统的系统误差。
（1）标准化热电偶的主要技术参数有热电偶分 度号、测量范围、精度等级及允许偏差。
（2）热电偶的标定
标定就是核对热电偶热电势－温度关系是 否符合标准或标定曲线，也可以通过标定消除 测量系统的系统误差，标定方法有定点法和比 较法。
EABC (T1,T2 ) EAB (T1) EAB (T2 ) EAB (T1,T2 )
A
T2
T1
B
C
mV
图7.5 接入导体C的热电偶回路图
（3）标准电极定律
三组导体分别组成的热电偶如图7.6所示，A、 B组成的热电偶其产生的热电势等于A、C组成的 热电偶和C、B组成的热电偶的热电势之和。即
引出线
图7.10 薄膜热电偶结构图
3．热电偶的主要技术参数
为保证热电偶测温精度的各项技术指标，按 照工业标准化要求，热电偶可分为标准化和非标 准化两种。标准化热电偶指能批量生产、性能稳 定，具有统一的分度表并已列入国际和国家标准 文件中的热电偶。非标准化热电偶无论在适用范 围或数量上均不及标准化热电偶，但在某些特殊 场合，如在高温、低温、超低温、真空等被测对 象中，这些热电偶具有某些特别良好的特性。目 前非标准化热电偶主要用于进一步扩展高温和低 温测量范围，有很多产品，但这类热电偶不够成 熟，没有统一分度表，使用前需个别标定，以确
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第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
温差电动势（汤姆森Thomson效应）
同种材料：
A
T
两端温度不同电子运动速度不同
eA A (T T0 ) eB B (T T0 )
T0
B
回路中总电动势：
σA，σB——汤姆逊温度系数。
EAB eAB (T ) eAB (T0 ) eA (T , T0 ) eb (T , T0 )
212 (1.8 63) 98.6
T 37 273 .15 310 .15 K
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
温度测量及传感器分类
按照用途可分为基准温度计和工业温度计；
按照测量方法又可分为接触式和非接触式； 按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等； 按输出方式分，有自发电型、非电测型等。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
示温涂料（变色涂料）
装满热水后图案变得清晰可辨
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
变色涂料在电脑内部温度中的示温作用
温度升高后变为红色 CPU散热风扇
低温时显示蓝色
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
体积热膨胀式
不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。
自动检测与转换技术
热电偶的结构
1）普通工业装配式热电偶的结构
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
2）铠装热电偶的结构 铠装热电偶的制造工艺：把热电极材料与高温绝缘材料预置在金属保护
管中、运用同比例压缩延伸工艺、将这三者合为一体，制成各种直径、规格
螺纹隔爆接合面，并采用密封圈进行密封，因此，当接线盒内一旦放弧时， 不会与外界环境的危险气体传爆，能达到预期的防爆、隔爆效果。 使用场合：工业用的隔爆型热电偶多用于化学工业自控系统中（由于 在化工生产厂、生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体或蒸汽，如果用 普通热电偶则非常不安全、很容易引起环境气体爆炸）。
2）非标准型热电偶 非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。
3）薄膜热电偶
两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶。
第9章 热电偶传感器
K热电偶的 分度表
比较查出的3
自动检测与转换技术
个热电势，可看出
热电势是否线性？
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
分度表的作用： 如何由热电偶的热电势查热端温度值
自动检测与转换技术
常用热电偶补偿导线
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
补偿导线外形 A’ B’ 屏蔽层
保护层
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.5
必要性： 1、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足 t0=0C的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变 化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定， 因此将产生误差。 2、 一般情况下，冷端温度均高于0C，热电势总是偏小。 应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失 。
A
＋ eAB（ T ）
自由电 子
T
B
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
热电效应的定义： 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不 同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。
热电效应产生的热电势用EAB（T，T0）表示。是由接触电势（珀尔 帖Peltier效应）和温差电势（汤姆森Thomson效应）两部分组成。
设冷端为0C，根据以下电路中的毫伏表的示值及K热电偶 的分度表，查出热端的温度tx 。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.4 热电偶冷端的延长
在实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测物
温度及周围环境温度的影响，造成误差。
采用相对廉价的补偿导线，可延长热电偶的冷端，使之远离高温区； 可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。 补偿导线在0～100C范围内的热电势与配套的热电偶的热电势相等， 所以不影响测量精度。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
热电偶测温基本定律
1)均质导体定律
由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温
度分布如何，均不产生热电动势。 2)中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该 导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。
第9章 热电偶传感器
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
由于热电偶的材料一般都比较贵重，而测温点到仪表的距 离都很远，为节省热电偶材料，通常采用补偿导线把热电偶 的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到 仪表上。 热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷 端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度 变化对测温的影响。不同的热电偶需要不同的补偿导线。 第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
T0
T
V
中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
若热电偶的两热电极被两根导体延长，只要接入的两根导体组成的热电 偶的热电特性与被延长的热电偶的热电特性相同，且它们之间连接的两点温 度相同，则总回路的热电势与连接点温度无关，只与延长以后的热电偶两端 的温度有关。 中间导体定律侧重不同材料； 中间温度定律侧重不同温度。
0
T
0
C
热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn 和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律可以用下式表示：
EAB (T , T0 ) EAB (T , Tn ) EAB (Tn , T0 )
第9章中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。 热电偶传感器
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.0 测温传感器回顾
问题一：常见测温计？
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
问题二：玻璃液体温度计的工作原理？
液体的热胀冷缩。 问题三：双金属温度计的工作原理？ 两种线胀系数不同的金属材料铆合在一起。相 同温度变化下，就会有不同的收缩效果，导致 金属片弯曲，温度变化越大，金属片弯曲程度 越大。这样把温度的变化转换成位移量的变化。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
必须指出的是：使用补偿导线仅能延长热电偶的冷端 ，虽然总的热电势在多数情况下会比不用补偿导线时有所 提高，但从本质上看，并不是因为温度补偿引起的而是因 为使冷端远离高温区、两端温差较大的缘故。 在使用补偿导线时，必须根据热电偶型号选配补偿导 线，补偿导线与热电偶两接点处的温度必须相同，极性不 能接反，不能超出规定使用的温度范围。
第9章 热电偶传感器
热电效应
自动检测与转换技术
先看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
左端称为： 测量端 （工作端、 热端）
热电势
热电极B
A
右端称为： 自由端（参 考端、冷端）
B
结论： 当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两 金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金 属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产 生热电势。
自动检测与转换技术 学习内容
● 上节回顾 ● 测温热电阻传感器 ● 气敏电阻传感器
● 湿敏电阻传感器
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
学习目标：
●了解温度测量的基本概念和方法； ●了解热电偶的工作原理与结构类型； ●掌握热电偶的分类、特点及使用； ●了解冷端延长的方法； ●了解冷端温度补偿的方法和技术、控温仪 表的使用等。
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.3 热电偶的材料、结构及种类 热电偶的材料
根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都可以作为热电 极组成热电偶。
在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几方面的条件： (1)温度测量范围广；
(2)性能稳定； (3)物理化学性能好；
第9章 热电偶传感器
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
正常体温为37 C ，相当于华氏温度多少度？热力学温度多少？
温标 摄氏温标 华氏温标 热力学温标 冰水混合物 0 32 273.15 沸水温度 100 212 373.15 等分 100 180 100 符号 t θ T K 单位 ℃
(1.8 37) 32 98.6
的铠装偶体，再截取适当长度、将工作端焊接密封、配置接线盒即成为柔软、 细长的铠装热电偶。 铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧 化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制作得很 细，能解决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。
第9章 热电偶传感器
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.1 温度测量的基本概 念
温度标志着物质内部大量分 子无规则运动的剧烈程度。温度 越高，表示物体内部分子热运动 越剧烈。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的运动速度 比低温时快！
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.1.2 温标
1、温度的数值表示方法称为温标。
气体的体积与热力学温度成正比
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
红外温度计
第9章 热电偶传感器
自动检测与转换技术
9.2 热电偶传感器的工作原理