热电偶传感器及其应用.
温度传感器原理与应用
温度传感器原理与应用
一、热敏电阻温度传感器原理：
热敏电阻是一种灵敏度随温度变化的电阻，常见的热敏电阻材料有铂、镍、铜、铁氧体等。其原理是根据材料的电阻随温度的变化来测量温度。
当温度升高时，热敏电阻的电阻值减小，反之则增大。通过测量电阻的变化，可以得到温度的变化情况。
热敏电阻温度传感器的应用十分广泛，常见的应用场景包括家电、汽车、医疗设备等。例如，室内恒温器上常用的NTC温度传感器，它可以测
量室内的温度，并根据温度的变化来控制空调的开关机，以保持室内的舒
适温度。
二、热电偶温度传感器原理：
热电偶是利用两种不同金属导体的热电效应来测量温度的装置，常见
的热电偶材料有铜/铜镍、铬/铝、铬/铜等。其原理是根据热电效应，当
两个不同材料的接触点处温度不同时，会在金属导体中产生电势差。通过
测量电势差的大小，可以得到温度的变化情况。
热电偶温度传感器具有较宽的测量范围和较高的测量精度，常用于工
业领域的温度测量。例如，高温炉、燃气炉等工业设备上经常使用热电偶
来测量温度。此外，医疗领域中血温测量也常用到热电偶。
三、热电阻温度传感器原理：
热电阻是一种温度感应器件，利用电阻材料在温度变化时的电阻变化
来测量温度。常用的材料有铂、镍、铜等。其中，铂热电阻是最常见和最
稳定的热电阻材料之一、其原理是根据金属电阻温度系数的变化来测量温度。
热电阻温度传感器具有高精度和稳定性，广泛应用于科研实验、工业自动化等领域。例如，实验室中的温度控制、反应釜中的温度监控以及环境监测等都使用了热电阻温度传感器。
总结而言，温度传感器根据不同的原理，如热敏电阻、热电偶和热电阻等，能够测量环境、物体或系统的温度。其应用范围广泛，包括家电、汽车、医疗设备、工业自动化等领域。温度传感器的发展为人们提供了更加方便、准确的温度测量手段，推动了科技的进步和人类社会的发展。
热电偶应用场景
热电偶应用场景
热电偶是一种常见的温度测量传感器，其应用场景非常广泛。以下是几个常见的热电偶应用场景：
1. 工业生产中的温度测量：在工业制造中，很多生产过程需要控制或监测温度，如热处理、熔炼、烘干等。热电偶可以非常准确地测量温度，并将数据传输到计算机或PLC等控制系统中，从而实现自动化控制。
2. 热力发电中的温度监测：热力发电是利用水蒸汽驱动涡轮发电机发电的一种方式，需要对燃料燃烧的温度进行监控。热电偶可以测量燃烧室内的温度，确保燃烧温度处于安全范围内，同时也可以监测水蒸汽的温度，确保发电机的正常运行。
3. 空调、冰箱等家用电器中的温度控制：在空调、冰箱等家用电器中，热电偶被用来测量室内或某个区域的温度，并根据测量结果来控制制冷或加热等操作，以保持设定的温度范围。
4. 食品加工中的温度控制：在食品加工中，需要对食品的温度进行严密的控制，以确保食品的质量和安全。热电偶可以被用来测量烤箱、烤架、烤盘等加热设备的温度，从而控制食品的加热时间和温度。
5. 医疗设备中的温度测量：在医院中，热电偶可以被用来测量患者的体温、手术器械的温度等，以确保医疗设备和手术环境的温度处于安全范围内，避免烫伤或其他安全问题。
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热电偶温度传感器及发展趋向分析
热电偶温度传感器及发展趋向分析
热电偶温度传感器是一种常用的温度测量仪器，具有快速响应、稳定性好、成本低等
优点，因此在工业控制系统、热工流体系统、汽车、家电等领域得到了广泛应用。本文将
对热电偶温度传感器的原理、应用场景以及发展趋向进行分析。
一、热电偶温度传感器原理
热电偶温度传感器是基于热电效应原理工作的传感器，其利用两种不同的金属或合金
通过焊接制成的热电偶，当两种金属焊接处温度不一致时，就会产生热电势差。这个热电
势差与温度成正比，可以测量出焊接处的温度，从而实现温度测量。
热电偶温度传感器的工作原理十分简单，但也十分实用，主要是因为其响应速度快、
线性度好、适用范围广、结构简单等优点，使得其在工业生产领域得到了广泛应用。
1. 工业控制系统
在工业生产领域，温度是一个非常重要的参数，对于各类化工生产、石油化工、电力
等行业来说，温度的控制是保证生产过程稳定进行的关键条件。而热电偶温度传感器因其
具有快速响应、稳定性好、成本低等特点，适用于各种工业控制系统中的温度测量和控
制。
2. 热工流体系统
热工流体系统是指各种热交换设备、锅炉、热管、换热器等设备组成的流体传热系统。在这些系统中，温度的控制对于传热效率、流体可靠性等都有着重要的作用，而热电偶温
度传感器的快速响应和稳定性，使得其成为热工流体系统中常用的温度传感器。
3. 汽车
在汽车领域，热电偶温度传感器主要用于发动机温度监测，以及空调、变速箱等系统
的温度控制。热电偶温度传感器不仅可以测量高温环境下的温度，而且其快速响应的特点
也使得其在汽车领域得到了广泛应用。
热电偶温度传感器工作原理
热电偶温度传感器工作原理
热电偶温度传感器是一种常用的温度测量装置，其工作原理基于热电效应。热电偶由两种不同金属的导线连接而成，将其两个接头处暴露于测量环境中，形成一个开路电压。当两个接头处的温度不同时，会在热电偶导线上产生热电动势，从而引起开路电压的变化。
热电偶温度传感器的工作原理可以简单表述为：当两个接头处的温度不同时，两种不同金属之间形成一个温度梯度，使其产生了一个由冷端（参考温度）到热端（测量温度）的电动势。这个电动势是由两种不同金属的热电特性差异引起的。常见的热电偶材料包括铜-常规其他材料（如铜-镍，铜-铬，铜-铁等）。
具体而言，当两个接头处的温度差不大时，热电势（电压）与温度差成正比，即可用热电势表示温度差。这是因为当两个接头温度一致时，两段热电偶导线内的热电势相互抵消，形成零电压输出。当存在温度差时，两段导线上的热电势不再抵消，导致有电压输出。
要注意的是，热电偶的输出电压非常微弱，一般为几微伏至几毫伏的量级。为了准确测量温度，通常需要使用放大器或数据采集系统来放大和采集热电偶输出的电压信号。
热电偶的作用
热电偶的作用
热电偶是一种在工业测控系统中广泛使用的传感器，它可以测量温度，并将其转换为电流或电压信号，以便让其他系统来监测和控制这些温度变化。热电偶是一种非接触式传感器，可以监测液体、气体和固体表面的温度，并可以将这些温度变化转换为电流或电压信号，以便其他系统的测量和控制。热电偶的种类有很多，根据使用场景的不同，热电偶可以分为温度计热电偶、工业热电偶和金属压电热电偶。
温度计热电偶是温度计中常用的一种热电偶，它可以将温度变化转换为特定的电压信号，以提供精确的测温功能。温度计热电偶由一对可以传递讯号的热电极和非热电极拼装而成，热电极通过两个铂极来测量温度，并将温度变化转换为电压信号。
工业热电偶是一种现代的工业传感器，用于测量液体、气体、固体表面以及其他介质的温度变化。工业热电偶是一种可靠精确的温度传感器，具有抗老化、防老化、耐腐蚀、防爆抗静电能力，是目前工业控制系统中广泛使用的一种传感器。
金属压电热电偶是另一种新型的热电偶，它可以测量油箱、锅炉、水箱、水管等易发生温度变化的对象，可以精确测量温度，并在温度变化的情况下快速反应，从而减少漏水的可能性。它的锤头敏感程度更高，可以更加精确地测量温度变化，更安全、稳定，因此在工业控制系统中受到了广泛的应用。
热电偶的大致原理是，它的热电极将温度变化转换为电信号，以便其他系统可以自动监测温度。当表面温度发生变化时，热电极会受
热而发生变化，而非热电极则受凉而变化，并将这种温度变化转换为电信号，以便远程控制系统可以监测这些温度变化。
同时，热电偶也可以用作温度控制器，调节器或安全阀，用于加热或冷却系统，或作为开关，当温度超过预设的最大限度时，它可以自动调节系统的温度，以保护设备或系统不被损坏。
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。
热电偶温度传感器及发展趋向分析
热电偶温度传感器及发展趋向分析
热电偶温度传感器是一种常用于测量温度的传感器，利用热电偶效应来测量物体的温度。它由两种不同材料的金属丝组成，通过两种不同金属的接触产生热电势差，利用这个
差异来测量温度。热电偶温度传感器具有灵敏度高、响应速度快、结构简单、成本低廉等
优点，因此在工业控制、航空航天、兵器制造、医疗仪器等领域得到广泛应用。
热电偶温度传感器的发展趋向可以从以下几个方面进行分析：
一、技术发展趋势
1. 微型化和集成化：随着微型化和集成化技术的不断发展，热电偶温度传感器也在
不断向微型化和集成化方向发展。微型化和集成化可以减小传感器的体积和重量，提高其
在特定场合的适用性。
2. 多元化测量：传统的热电偶温度传感器只能测量温度，随着技术的不断进步，未
来的热电偶温度传感器可能会实现多元化测量，比如测量湿度、压力等参数。
3. 高精度和高灵敏度：随着科技的进步，人们对传感器的精度和灵敏度要求越来越高。未来的热电偶温度传感器可能会在精度和灵敏度上有所突破，以满足更加精细化的测
量需求。
二、应用领域的拓展
1. 医疗健康领域：随着人们对健康的关注不断增加，热电偶温度传感器在医疗健康
领域的应用也将不断增加。比如在医疗仪器、体温计等方面的应用，可能会有更多的创
新。
2. 智能家居领域：随着智能家居的发展，人们对家居环境的监测需求也在不断增加。热电偶温度传感器可能会成为智能家居系统中的重要组成部分，用于监测室内温度、湿度
等参数。
3. 工业控制领域：工业控制是热电偶温度传感器的传统应用领域，随着工业自动化
水平的不断提高，对传感器的要求也在不断增加。在工业控制领域，热电偶温度传感器可
热电偶温度传感器工作原理
热电偶温度传感器工作原理
热电偶温度传感器是一种基于热电效应测量温度的传感器。它由两种不同金属（通常是铂和铑）的电极组成，并且这两种金属的连接点形成一个电势差。当热电偶的一个端口受到热量的影响时，该端口的温度会发生变化，导致两种金属之间的电势差也会发生变化。
根据热电效应的原理，两种不同金属之间的电势差与热电偶所受温度差的大小成正比。热电偶温度传感器利用这一原理测量环境的温度。
当热电偶温度传感器的一个端口暴露在被测温度环境中时，这个端口会受到热量的影响，从而产生一个电势差。这个电势差可以通过连接到传感器的测量器上进行测量，并将其转换为相应的温度值。
传统的热电偶温度传感器需要一个补偿电路来消除连接导线本身的温度影响，因为导线也会产生热电势。现代的热电偶温度传感器通常采用了数字补偿技术，可以在测量中自动消除导线的热电势。
总的来说，热电偶温度传感器利用两种不同金属之间的热电效应，通过测量电势差来确定环境的温度。
热电偶传感器与其应用
在实际应用中，由于 纯铂丝的物理化学性 能稳定、熔点高、易 提纯，所以目前常用 纯铂丝作为标准电极 (C极)。
参考电极
参考电极的实用价值：
它可大大简化热电偶的选配工作。
实际测温中，只要获得有关热电极及参考 电极配对时的热电势值，那么任何两种热 电极配对时的热电势均可按公式而无需再 逐个去测定。
例：已知铂铑30—铂的E(1084.5℃,0℃)=13.937mV， 铂铑6—铂的E(1084.5℃,0℃)=8.354mV,
化学凃层等办法蒸镀到绝缘基板上面制成的一种特殊热 电偶，测量端既小又薄，具有热容量小，反应速度快等 的特点。
4、表面热电偶
主要用于现场流动的测量。 探头有各种形状，以适应不同物体表面测 温用。 测温范围有0—250℃和0—600℃。
5、防爆热电偶
结构特点： 防爆热电偶的接线盒在设计时采用防 爆的特殊结构，它的接线盒是经过压 铸而成的，有一定的厚度、隔爆空间， 机构强度较高； 采用螺纹隔爆接合面，并采用密封圈 进行密封，因此，当接线盒内一旦放 弧时，不会及外界环境的危险气体传
缺点：热电动势较弱，在高温时易受还原 性气体腐蚀。而且铂铑10－铂热电偶的 材料属于贵金属，成本较高。
2.镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（K） 可在氧化性或中性介质中长时间地测
量900℃以下的温度，短期测量可达 1200 ℃。 优点：复制性好，热电势较大，价格便宜。 缺点：在还原性介质中易受腐蚀，测量精 度偏低。
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。
第5章热电偶传感器及应用
（3）物理化学性能稳定，在长时间工作 中不至于介质、绝缘材料和热电极互相 作用，也不产生对热电极有害的气体。
（4）导热性能好，使结点与被测介质有 良好的热接触。
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5.2.3常用热电偶
热电偶可分为标准化热电偶和非标准化热电偶 2种类型。
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2．中间导体定律
在热电偶中接入第3种均质导体，只要第 3种导体的两结点温度相同，则热电偶的 热电势不变。
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第3种导体接入热电偶回路
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推论
热电偶的这种性质在实用上有很重要的 意义，它使我们可以方便地在回路中直 接接入各种类型的显示仪表或调节器， 也可以将热电偶的两端不焊接而直接插 入液态金属中或直接焊在金属表面测量。
安装 螺纹
安装
法兰
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接线 盒
普通装配型热 电偶的 结构放大图
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．铠装型热电偶
铠装型热电偶又称套管热电偶。它是由 热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经 拉伸加工而成的坚实组合体 .
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铠装型热电偶外形
热电偶测温的原理及其应用
热电偶测温的原理及其应用
1. 热电偶测温的原理
热电偶是一种常用的温度测量传感器，它基于热电效应原理工作。热电效应是
指在不同温度条件下的两种不同金属导体接触处，会产生电势差的现象。热电偶由两种不同金属导体构成，常用的是铂铑合金和镍铬合金。
热电偶测温的原理是基于热电效应的温度-电势关系。当热电偶的两端温度不同时，两种导体产生的电势差会发生变化。这个电势差与温度之间存在着一种严格的函数关系，称为热电偶的温度-电势特性曲线。
2. 热电偶测温的优势
热电偶测温具有以下几个优势：
•广泛的测量范围：热电偶可以测量非常高的温度，一般可达1800°C，甚至更高。
•快速的响应速度：热电偶的响应速度非常快，通常在几十毫秒内就可以达到稳定状态。
•精度较高：热电偶测温的精度一般可以达到0.5°C，部分特殊型号的热电偶甚至可以达到0.1°C。
•结构简单：热电偶的结构非常简单，由两根不同金属导线焊接组成，易于制造和安装。
•可靠性高：热电偶具有较高的可靠性，能够在恶劣的工作环境下长期稳定工作。
3. 热电偶的应用领域
热电偶在工业和科学领域有广泛的应用，以下是热电偶的一些典型应用场景：•工业生产过程控制：热电偶可以用于测量大型冶金炉、玻璃窑、陶瓷炉和高温熔炼炉等工业生产过程中的温度，实现温度的自动控制和监测。
•航空航天：热电偶可以用于航空航天领域中的高温环境下温度的测量，例如火箭发动机、航天器再入大气层时的温度监测等。
•电力行业：热电偶可以用于火力发电厂的锅炉燃烧温度监测，以及核电站中的燃料温度监测等。
•石油化工：热电偶可以用于原油精炼工艺中的温度测量，以及化工设备中的温度监测等。
热电偶电路及其原理和使用
热电偶电路及其原理和使用
热电偶是一种常用的温度传感器，利用热电效应测量温度。它是由两
种不同材料的导线组成，将它们制成形如U形的探头，其中一端与电源相连，另一端与电压检测仪连接。
热电效应是指当两个不同材料的接触点温度不同时，两个接触点之间
会产生一个电势差。根据热电效应，热电偶可以将温度转换为电压，进而
测量温度。
热电偶电路的原理很简单。当热电偶的两个接点之间存在温度差时，
会产生一个微小的电势差。这个电势差可以通过连接在热电偶上的电压检
测仪进行测量。因为热电偶的工作原理基于热电效应，所以它对温度的测
量是非常灵敏和准确的。
热电偶一般由铁-铜、铁-铳、铁-常磁铝等不同材料的组合制成。这
些组合可以根据测量温度范围的不同，选择适合的材料组合。例如，铁-
铜热电偶适用于-200℃至+300℃的温度范围。
除了材料的选择，热电偶的电压检测仪也是非常重要的。电压检测仪
需要具有高输入阻抗和低噪声，以确保测量的准确性。同时，热电偶电路
也需要保持稳定的电源供应，以避免电压波动对测量结果的干扰。
热电偶的使用非常广泛。它常用于各种需要测量温度的场合，如工业
过程控制、实验室测量、航天航空等。热电偶具有响应速度快、结构简单、测量范围广、适应环境恶劣等特点，非常适合于各种温度测量需求。
然而，热电偶也有一些局限性。首先，热电偶的测量精度受到热电偶
线路温度的影响，因此需要进行补偿校正。其次，热电偶的输出电压较小，
需要使用电压放大器或传感器信号调理电路进行放大处理。此外，热电偶也需要定期进行校准和维护，以确保测量结果的准确性和可靠性。
(传感器与检测技术)第五章热电偶传感器
选型依据与建议
选型依据
根据被测温度范围、测量精度要求、使用环境等因素进行选型。
建议
在选型时，应充分考虑热电偶的长期稳定性和可靠性，以及安装使用的方便性。 同时，对于特殊应用场合，如高温、腐蚀等环境，应选择具有相应防护措施的热 电偶。
03
热电偶传感器工作原理与特性
工作原理介绍
热电效应
热电偶传感器利用热电效应，即 两种不同导体或半导体的接触处 在温度变化时产生电动势的原理 进行工作。
低噪声。
信号处理方法
02
如傅里叶变换、小波变换等，用于信号的时频分析和特征提取。
智能化信号处理技术
03
利用神经网络、深度学习等方法对信号进行自适应处理和识别。
误差来源及减小措施
误差来源
热电偶传感器误差主要来 源于热电偶自身特性、测 量电路和外部环境因素。
减小措施
选用高精度热电偶、对测 量电路进行精确校准和温 度补偿、改善外部环境条 件等。
传感器与检测技术第五章热 电偶传感器
• 热电偶传感器概述 • 热电偶传感器结构与类型 • 热电偶传感器工作原理与特性 • 热电偶传感器测量电路与信号处理
• 热电偶传感器实验方法与数据分析 • 热电偶传感器应用案例与拓展思考
01
热电偶传感器概述
定义与原理
定义
热电偶传感器是一种基于热电效应的测温元件，由两种不同 的导体或半导体材料组成闭合回路，当两接点温度不同时， 回路中就会产生热电动势，通过测量热电动势的大小，即可 得知被测温度的高低。
热电偶的原理及应用
热电偶的原理及应用
1. 热电偶的原理
热电偶（Thermocouple）是一种常用的温度传感器，利用两种不同材料的导电材料的热电效应来测量温度。其原理基于热电效应，即当两个不同金属导线连接在一起时，形成了一个封闭的回路，当两个导线的接点处存在温度差时，就会产生电动势。这个现象被称为“热电效应”。
2. 热电偶的组成
热电偶由两种不同金属导线组成，分别被称为正极和负极。常见的热电偶材料有铜-镍、铬-铝、铬-镍等。两根导线通过焊接或钎焊的方式连接在一起，形成封闭的回路。连接的部分称为“热电偶头”。
3. 热电偶的工作原理
热电偶的工作原理基于热电效应产生的电动势。当热电偶的两个接点处存在温度差时，电动势会在热电偶回路中产生。这个电动势的大小与两个接点处的温度差有关。
热电偶的工作原理可以用如下步骤来解释：
•步骤1：当两个接点处存在温度差时，会形成一个温差。
•步骤2：温差使得热电偶中的两个导线产生不同的电势。
•步骤3：由于两根导线的电势不同，会形成一个电动势在整个热电偶回路中。
•步骤4：通过测量这个电动势的大小，可以推算出接点处的温度差，从而得知温度。
4. 热电偶的应用
热电偶由于其稳定性和可靠性，在很多领域都有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用：
4.1 温度测量
热电偶最主要的应用就是用于测量温度。由于热电偶可以在高温和低温环境下正常工作，因此被广泛应用于冶金、化工、石油等工业领域。热电偶的测温范围通常在-200°C至+2000°C之间。
4.2 温度控制
热电偶可以用于温度控制系统中，通过测量温度的变化，及时调整控制器的输出，实现温度的稳定控制。
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
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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）
② 如果热电偶两结点温度相等，热电偶回路内的总电 势亦为零。两结点温度不同。
③ 热电偶AB的热电势与A、B材料的中间温度无关，只 与结点温度有关。 ④ 起主要作用的是两个结点的接触电动势 。源自文库
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热电偶测温的主要优点
1、它属于自发电型传感器：测量时可以不需外 加电源，可直接驱动动圈式仪表； 2、测温范围广：下限可达-270C ，上限可达 1800C以上；
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
2020/9/16
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一、工作原理
1．热电效应
将两种不同材料的导体串接成一个闭合回路。 如果两接合点的温度不同(T≠T0)，则在两者间 将产生电动势(热电势)，而在回路中就会有一 定大小的电流，这种现象称为热电效应或塞贝 克效应。
2020/9/16
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左端称为：
测量端、 工作端、 热端。
热电极A
热电极B
由于两种不同导体的自由电子密度不同，在接
触处会发生自由电子的扩散形成的电动势。
不同的金属材料其自 由电子的密度不同。
导体B则因获得
电子而带负电
设导体A、B的自由电
子密度为nA、nB， 若nA﹥nB
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导体A 因失去电
子而带正电
接触面处 形成电场
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该电场的存在阻碍了电子的继续扩散，当电子扩散 达到动态平衡时，就在接触区形成一个稳定的电位 差，即接触电动势，其大小为：
eAB T
kT e
ln
nA nB
T —— 接触处的绝
对温度；
k ——波尔兹曼常数
（k = 1.38×1023J/K）
e ——电子电荷（e
= 1.6×10-19C）
接触电动势的数值取决于两种导体的性质和接 触点的温度，而与导体的形状及尺寸无关。
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3．同一导体中的温差电动势
在同一导体中，由于温度不同而产生的一种电动势。
ＥAB(T, T0) =eAB(T)-C=f(T)
实际应用中, 热电势与温度之间关系是通过热电偶分度表来 确定的。分度表是在参考端温度为0℃时, 通过实验建立起来 的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。
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热电偶回路的几点结论：
① 如果构成热电偶的两个热电极为材料相同的均质导体， 则无论两结点温度如何，热电偶回路内的总热电势为零。 必须采用两种不同的材料作为热电极。
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二、 热电偶定律
1．中间导体定律
在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要 这第三种材料的导体两端温度相同，第三种材料 导线的引入不会影响热电偶的热电动势，这一性 质称为中间导体定律。
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eCA(T0)
eAB(T)
eBC(T0)
EABC(T,T0)=eAB(T)+eBC(T0)+eCA(T0) =eAB(T)-eAB(T0) =EAB(T,T0)
当结点温度为t,t0时，用导体A,B组成的热电偶的热电 动势等于AC热电偶和CB热电偶的热电动势的代数和。
EAB t,t0 EAC t,t0 EBC t,t0
在实际应用中，由于 纯铂丝的物理化学性 能稳定、熔点高、易 提纯，所以目前常用 纯铂丝作为标准电极 (C极)。
参考电极
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第5章 热电偶传感器及其应用
本章学习的主要内容有: 1、理解热电偶的工作原理；
热电偶的分类及特点； 2、热电偶的冷端补偿和测温电路。 3、热电偶的应用及配套仪表。
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• 热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器。它 构造简单, 使用方便, 具有较高的准确度、稳 定性及复现性, 温度测量范围宽, 在温度测量 中占有重要的地位。
高温端的自由电子 具有较大的动能而 向低温端扩散。
低温端因获得 电子而带负电
高温端因失去 电子而带正电
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中间形成 电位差
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上述运动就形成一个静电场，该静电场阻止电子继续 向低温端迁移，最后达到动态平衡。因此, 在导体两 端便形成温差电动势, 其大小由下面公式给出：
T
eA T ,T0 T0 AdT
• 热电偶传感器是一种能将温度转换为电动势的 装置。
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§5.1 热电偶的工作原理
先看一个实验——热电偶工作原理演示：
热电极A
热电势
A
热电极B
B
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
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从实验到理论：热电效应
1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组 成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称 为结点），发现放在回路中的指针发生偏转（说明 什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热， 指针的偏转角反而减小（又说明什么？）。 显然，指针的偏转说明回路中有电动势产生并有电 流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有 关。
k T0 ln e
N AT 0 N BT 0
T T0
B A
dT
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在总热电势中, 温差电势比接触电势小很多, 在精度要求 不高的情况下, 热电偶的热电势可近似表示为：
ＥAB(T, T0) ≈eAB(T) -eAB(T0)
对于已选定的热电偶, 当参考端温度T0恒定时, eAB(T0) 为常 数, 则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系, 即：
右端称为：
自由端、 参考端、 冷端。
两种不同材料的导体组成的回路称为“热电偶”， 组成热电偶的导体称为“热电极”。热电偶产生的 电势称为热电势。
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• 理论分析表明： 热电偶产生的热电动势是由两种导体的接触 电动势和单一导体温差电动势两部分组成。
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2．接触电动势