热电偶测温原理及应用详解 共33页

以顺时针为正
A EA(T,T0)
E B(T,T 0)E A(T,T 0)
T
T0
B EB(T,T0)
EB(T,T0)EA(T,T0)
KT 1d(NBT t)dKT 1d(NAT t)dt
eT0NBT dt
eT0NAT dt
如果AB两金属的密度相同，则总温差电动势为0
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• 热膨胀温度传感器：有液体、气体的玻璃式温
度计、体温计，结构简单，应用广泛；
• 半导体热敏电阻传感器：家电、汽车上使用，价
格便宜、用量大、成本低、性能差别不大；
• 金属电阻、热电偶、红外温度传感器：工业上常
用，性能价格差别比较大，精度高的通常价格比较
昂贵。
• 集成温度传感器，利用晶体管PN结电流、电压随
EA(T,T0)
A
T ＋
自由 电子
方向：从低温指向高温
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接触电势的大小与密度有关
EA(T,T0)
T0
K T 1 d(NATt) dt
e N T0 AT
dt
式中: K——波尔兹曼常数; e——单位电荷电量; NAT——温度为T导体A的电子密度。 14
整个回路中总的温差电动势为：
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结论：
接触电势
当相互接触的两金属的密度不同时产生接触电 势，其大小与结点的温度相关。
温差电势
同一金属，若两端的温度不同则产生温差电势， 其大小其密度相关。
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回路中总热电动势为：
EAB(T, T0A)=EEA(BT,(TT0,) T0)+ EAB(T)- EAB(T0)-EA(T, T0)
1、热电效应
1821年，德！国物两理端学家温赛度贝不克用同两的种不导同体金属会组成闭合回路， 并用酒精灯产加热生其电中一动个势结点，发现放在回路中的指南针发生
偏转，如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转
角反而减小！。 两种不同的导体接在一
起会产生电动势
显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路
密度大的
EAB（ T
） EAB(T)keTlnN NBATT
自由
式中:
电子
B
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K——波尔兹曼常数; e——单位电荷电量; NAT、NBT——温度为T导体A、B的电子密12度。
两个结点处分别有两个接触电势，且方向相反。
整个回路中总的接触电动势为：
A
EAB(T0)
EAB(T)EAB(T0)
nA>nB
A
热电势
热电极B
自由端
（冷端、 参考端）
结点1
B
结点2
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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结论：
热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与
冷端热电势之差，是两个结点的温差Δ t 的函数：
EAB（T，T0）=eAB （ T
）-
eAB
（
T 0
）
热22.07电.2019势与两个结点的温差Δ t 成函数关系 9
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接触电势
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，从而产生接触电势。
接触电势的大小与温度有关
A
T
＋
方向：从密度小指向
中流动，电？流的能强用弱与来两制个结作点传的温感差器有关吗。
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。
A
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T
T 10
B0
2、热电势的组成：
接触电势
当相互接触的两金属密度不同时产生接触电势。
温差电势
同一金属，若两端的温度不同则产生温差电势。
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概述
现代楼宇自动化(电源管理、安全监测、照明控 制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监 控)中温度是不可缺少的，
红外人体探测器
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概述 现代工业中温度测量和控制是不可缺少的，
精确的烟草烘干
木材烘干
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概述
温度传感器的种类很多：
T
EAB(T)
T0 kTln NAT kT0 ln NAT0
B
e NBT Baidu Nhomakorabea NBT0
以顺时针为正
如果两个结点的温度相同，T=T0，则总接触电动势为0 图中：NA>NB，T>T0
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温差电势
同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低温端的电 子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高 温端的要多, 结果高温端因失去电子而带正电, 低温端因获得多 余的电子而带负电, 因此, 在导体两端便形成温差电势。
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YC-811 报警温度计
• 分辨率: 0.1°C/0.1°F • K Type:镍铬-镍硅热电偶 • 可测温度范围-200°C ~1372°C • 可设定上下限蜂鸣报警
实验：测冰水温度、测沸水温度（观察准确度和响应时间）
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一、 热电偶的工作原理
热电极A
测量端
（热端、 工作端）
EAB(T0)
以顺时针为正
T
EAB(T)
T0 B EB(T,T0)
蓝色的为接触电势 绿色的为温差电势
如果A、B密度相同（均质导体），则不存在接触电动势，两 导体内温差电动势，大小相等，方向相反，总热电势为0。即 为均质导体定律
如由果一两种结均点质温度导相体同组（成T=的T0闭）合，则回不路存中在, 温不差论电导动体势的，两截结 点面处和接长触度电如动势何，以大及小各相处等的，方温向度相分反布，如总何热电, 都势不为0能. 产
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科学引领工程，工程引入课堂
My Class
工程测试技术基础
--湖北工业大学精品课程
主讲: 邬文俊 讲师
设计和制作：何涛教授及工程测试技术基础课程教学团队
湖北工业大学机械学院
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概述
温度是物理现象中具有代表性的物理量 是十大计量单位之一 现代生活中温度测量和控制是不可缺少的，如 家用电器：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些 家用电器中都少不了温度传感器。
温度变化，有专用集成电路，体积小、响应快、价
廉，测量150℃以下温度。
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第9讲 温度传感器原理与应用 -热电偶Thermoelectric Couple Sensors
一、热电偶的工作原理； 二、热电偶测温实验 三、热电偶测温基本定律 四、热电偶的冷端补偿及补偿导线
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