new第章热电偶温度计[可修改版ppt]
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5）热电偶将感受到的温度信号直接转 换成电势信号输出，便于测量、信号传 输、自动记录和控制等。
一、热电偶测温原理
热电偶由两根不同材料的导体焊接或绞接而成。
先看一个实验——热电偶工作原理演示
A
A
B
B
从实验到理论：
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？） 。
中间导体定律的应用一：
为测量仪表接入热电偶A、B回路，组成热电 偶测温系统来测量热电势提供了理论基础。 开路热电偶的使用（金属壁面、液态金属）
推论二：
如果两种导体A、B对另一种参考导 体C的热电势为已知，则这两种导体组成 热电偶的热电势是它们对参考导体热电 势的代数和。即
EAB(t , t0)= EAC(t , t0)+ ECB (t , t0)
推论：
1）热电偶必须由两种不同性质的材料组成。
2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时， 回路如产生热电势，说明该材料不纯，是 不均匀的。据此，可以检查热电极材料的 均匀性。
3、中间温度定律
接点温度为t1和t2的热电偶，它的热电势 等于接点温度分别为t1，t3和t3，t2的两支同性质 热电偶的热电势的代数和。即
EAB(t1, t2)= EAB(t1, t3)+ EAB (t3, t2)
中间温度定律的应用一：
为制定热电偶的热电势－温度关系分 度表奠定了理论基础。
已知热电偶在某一给定冷端温度（t0）下进 行的分度，只要进行一些简单的计算，就 可以在另外的冷端温度（t1）下使用。
热电偶的热电势 E（t，t0）与温 度t的关系—— 热电特性
E A B C ( t 0 ,t 0 ) e A B ( t 0 ) e B C ( t 0 ) e C A ( t 0 ) 0
e B( tC 0 ) e C ( t0 A ) e A( tB 0 )
E A ( t , B t 0 ) C e A ( t ) B e A ( t 0 ) B E A ( t , t B 0 )
证明
t0 t0
中间导体定律
中间导体定律的应用二：
E A ( t 1 B ,t2 ) E A ( t 1 C ,t2 ) ＋ E C ( t 1 B ,t2 )
中间导体定律推论二简化了热电偶的选配工作。
2、均质导体定律
材料内部电子密度处处 相等的导体
由一种均质导体(或半导体)组成的 闭合回路，不论导体(或半导体)的截面 和长度如何，各处的温度分布如何， 都不能产生热电势。
冷端t0为0℃时， 将热电偶热电特 性（E－t）制成 的表——分度表
比较查出的3个 热电势，判断热 电势与温度的关 系是否为线性？
（参考端）
塞贝克效应示意图
热电势
接触电势 + 温差电势
结点产生热电势的微观解释
A
＋
E AB( T )
B
接触电势
帕尔帖电势
➢ 接触电势 （帕尔帖电势）
它是在两种电子密度N 不相等的均质导体(或半 导休)相接触时形成的。
扩散现象
数量级在10-1～10-3V
EAB(T)
kTlnNAT e NBT
T
A ΔT A T0
E A(B t,t0 ) e A(B t) e B(tA 0 )或 E A(B t,t0 ) e A(B t)－ e A(B t0 )
当热电偶材料确定后，总热电势与温度t和t0有关
E A(B t,t0)f(t)f(t0)
若冷端温度t0保持不变，则总热电势只与t有关
E A(B t,t0 )f(t) C (t)
当冷端t0处将热电偶脱开时，热电极A将流出 电流，故称A为正热电极，B为负热电极。 这是判断热电偶正或负电极的方法。
热端:电流从负极流向正极
二、热电偶基本定律
中间导体定律 均质导体定律 中间温度定律
A
t
B
热电偶
A’
B’ 补偿 导线
Cu
Cu 连接 导线
℃ 电测仪表
1、中间导体定律
由不同材料组成的闭合回路中， 若各种材料接触点的温度都相同，则 回路中热电势的总和等于零。
EA(T,T0) 汤姆逊电势
➢ 温差电势
（汤姆逊电势）
同一均质导体因两端温 度不同而形成的电势。
E(T,T0)ke
T T0
1d(NT) N
热电偶的热电势（赛贝克电势）
E A ( T , T B 0 ) E A ( T ) B E A ( T 0 ) B [ E A ( T , T 0 ) E B ( T , T 0 )]
则测得热电势的大小，就可求得热端温度t的数值
A
tB热电偶A’ NhomakorabeaB’ 补偿 导线
Cu
Cu 连接 导线
℃ 电测仪表
热电偶测温系统
几点说明：
热电偶热电势量EAB(t，t0)是温度函数之差，
不是温度差（t－t0）的函数。
EAB(t，t0)＝ －EBA(t，t0)＝－ EAB(t0，t) 热电势符号EAB(t，t0)中，改变符号A与B或t 与t0的顺序，即改变热电势的方向。
new第章热电偶温度计
概述
1）热电偶是应用最普遍、最广泛的温 度测量元件。
2）既可用于流体温度测量也可用于固 体温度测量，既可以检测静态温度也能 测量动态温度。
3）在火电厂中，主蒸汽、过热器管壁 与高温烟气等的温度都是采用热电偶测 量的。
4）热电偶一般用于测量100～1600℃ 范围内温度，用特殊材料制成的热电偶 还可测更高或更低的温度；
指南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。
热电效应
将两种不同材料的导体组成一个闭合回 路，如果两端接点的温度不同，回路中将 产生电势，称为热电势。这个物理现象称 为热电效应 或塞贝克效应。
热电极A/B
热端
T1
（工作端）
（测量端）
热电流
T0
冷端
（自由端）
推论一：
在热电偶回路中接入第三种(或更多种) 导体 材料，只要接入的导体材料两端的温度相同，则 对热电偶回路的热电势不产生影响。
EA B C(t,t0)EA B(t,t0)
E A( t B ,t 0 ) C e A ( t ) B e B ( t 0 C ) e C ( t 0 A ) 根据中间导体定律，当温度t = t0时，回路中总热电势为零。
一、热电偶测温原理
热电偶由两根不同材料的导体焊接或绞接而成。
先看一个实验——热电偶工作原理演示
A
A
B
B
从实验到理论：
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？） 。
中间导体定律的应用一：
为测量仪表接入热电偶A、B回路，组成热电 偶测温系统来测量热电势提供了理论基础。 开路热电偶的使用（金属壁面、液态金属）
推论二：
如果两种导体A、B对另一种参考导 体C的热电势为已知，则这两种导体组成 热电偶的热电势是它们对参考导体热电 势的代数和。即
EAB(t , t0)= EAC(t , t0)+ ECB (t , t0)
推论：
1）热电偶必须由两种不同性质的材料组成。
2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时， 回路如产生热电势，说明该材料不纯，是 不均匀的。据此，可以检查热电极材料的 均匀性。
3、中间温度定律
接点温度为t1和t2的热电偶，它的热电势 等于接点温度分别为t1，t3和t3，t2的两支同性质 热电偶的热电势的代数和。即
EAB(t1, t2)= EAB(t1, t3)+ EAB (t3, t2)
中间温度定律的应用一：
为制定热电偶的热电势－温度关系分 度表奠定了理论基础。
已知热电偶在某一给定冷端温度（t0）下进 行的分度，只要进行一些简单的计算，就 可以在另外的冷端温度（t1）下使用。
热电偶的热电势 E（t，t0）与温 度t的关系—— 热电特性
E A B C ( t 0 ,t 0 ) e A B ( t 0 ) e B C ( t 0 ) e C A ( t 0 ) 0
e B( tC 0 ) e C ( t0 A ) e A( tB 0 )
E A ( t , B t 0 ) C e A ( t ) B e A ( t 0 ) B E A ( t , t B 0 )
证明
t0 t0
中间导体定律
中间导体定律的应用二：
E A ( t 1 B ,t2 ) E A ( t 1 C ,t2 ) ＋ E C ( t 1 B ,t2 )
中间导体定律推论二简化了热电偶的选配工作。
2、均质导体定律
材料内部电子密度处处 相等的导体
由一种均质导体(或半导体)组成的 闭合回路，不论导体(或半导体)的截面 和长度如何，各处的温度分布如何， 都不能产生热电势。
冷端t0为0℃时， 将热电偶热电特 性（E－t）制成 的表——分度表
比较查出的3个 热电势，判断热 电势与温度的关 系是否为线性？
（参考端）
塞贝克效应示意图
热电势
接触电势 + 温差电势
结点产生热电势的微观解释
A
＋
E AB( T )
B
接触电势
帕尔帖电势
➢ 接触电势 （帕尔帖电势）
它是在两种电子密度N 不相等的均质导体(或半 导休)相接触时形成的。
扩散现象
数量级在10-1～10-3V
EAB(T)
kTlnNAT e NBT
T
A ΔT A T0
E A(B t,t0 ) e A(B t) e B(tA 0 )或 E A(B t,t0 ) e A(B t)－ e A(B t0 )
当热电偶材料确定后，总热电势与温度t和t0有关
E A(B t,t0)f(t)f(t0)
若冷端温度t0保持不变，则总热电势只与t有关
E A(B t,t0 )f(t) C (t)
当冷端t0处将热电偶脱开时，热电极A将流出 电流，故称A为正热电极，B为负热电极。 这是判断热电偶正或负电极的方法。
热端:电流从负极流向正极
二、热电偶基本定律
中间导体定律 均质导体定律 中间温度定律
A
t
B
热电偶
A’
B’ 补偿 导线
Cu
Cu 连接 导线
℃ 电测仪表
1、中间导体定律
由不同材料组成的闭合回路中， 若各种材料接触点的温度都相同，则 回路中热电势的总和等于零。
EA(T,T0) 汤姆逊电势
➢ 温差电势
（汤姆逊电势）
同一均质导体因两端温 度不同而形成的电势。
E(T,T0)ke
T T0
1d(NT) N
热电偶的热电势（赛贝克电势）
E A ( T , T B 0 ) E A ( T ) B E A ( T 0 ) B [ E A ( T , T 0 ) E B ( T , T 0 )]
则测得热电势的大小，就可求得热端温度t的数值
A
tB热电偶A’ NhomakorabeaB’ 补偿 导线
Cu
Cu 连接 导线
℃ 电测仪表
热电偶测温系统
几点说明：
热电偶热电势量EAB(t，t0)是温度函数之差，
不是温度差（t－t0）的函数。
EAB(t，t0)＝ －EBA(t，t0)＝－ EAB(t0，t) 热电势符号EAB(t，t0)中，改变符号A与B或t 与t0的顺序，即改变热电势的方向。
new第章热电偶温度计
概述
1）热电偶是应用最普遍、最广泛的温 度测量元件。
2）既可用于流体温度测量也可用于固 体温度测量，既可以检测静态温度也能 测量动态温度。
3）在火电厂中，主蒸汽、过热器管壁 与高温烟气等的温度都是采用热电偶测 量的。
4）热电偶一般用于测量100～1600℃ 范围内温度，用特殊材料制成的热电偶 还可测更高或更低的温度；
指南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。
热电效应
将两种不同材料的导体组成一个闭合回 路，如果两端接点的温度不同，回路中将 产生电势，称为热电势。这个物理现象称 为热电效应 或塞贝克效应。
热电极A/B
热端
T1
（工作端）
（测量端）
热电流
T0
冷端
（自由端）
推论一：
在热电偶回路中接入第三种(或更多种) 导体 材料，只要接入的导体材料两端的温度相同，则 对热电偶回路的热电势不产生影响。
EA B C(t,t0)EA B(t,t0)
E A( t B ,t 0 ) C e A ( t ) B e B ( t 0 C ) e C ( t 0 A ) 根据中间导体定律，当温度t = t0时，回路中总热电势为零。