热电偶工作原理.

热电偶工作原理
两种不同成份的导体两端接合成回路时，当两接合点温度不同时，就会在回路内 产生热电势。如果热电偶的测量端（感受被测温度的端叫测量端与参比端（处于已知 温度的端叫参比端或叫冷端存有温差时，显示仪表将会显示出热电偶产生的热电势 所对应的温度值。
热电偶的热电势将随着测量端温度的升高而增加，热电势的大小只和热电偶导 体材质和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。
对于其他形式的工业热电偶，可以参照采用本标准的部分或全部条款。
1术语及定义
ZBY300规定的术语及定义和以下术语及定义适用于本标准。
1.1可拆卸的工业热电偶（industrial thermocoule assembly
热电极组件可以从保护管中取出的工业热电偶（以下简称"热电偶"。
1.1.1热电极组件（thermocoule element
热电偶测温线路有两种接法，如图1—2所示。t1为冷端,t2为热端,A、B为热电 偶的正负极，热电偶电极的极性由每种热电偶电极的材料决定，表1—1中给出了每种 热电偶电极的极性。C为第三种仪表导线，测温度时要求仪表导线与热电偶电极的 两接点温度相同，否则会影响热电势的数值。
热电偶回路的几个性质：
(1用两种相同材料组成的热电偶，无论两个接点温度如何，热电偶回路中电势均 为零。
Rr•L>100MQL>1m
式中Rr--热电偶的常温绝缘电阻值MQ
L--热电偶的长度m
b、对于长度等于或不足1米的热电偶，它的常温绝缘电阻值应不小于
100MQ。
4、上限温度绝缘电阻工业热电偶技术条件
Specification for in dustrial thermocouple assemblies代 替ZBY 026-81本标准适用 于分度表符合ZBY300-85《工业热电偶分度表及允差》的可拆卸的工业热电偶。
—
6.95
镍铬一镍铝
—
4.10
+
铂铑一铂
—20—1300C
0.64
+
热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。焊点 要求圆滑、直径小、接触好、牢固，增强热电偶的灵敏度和耐用性。测温时，接点1放在盛有冰水混合物的冰瓶中，维持接点1的温度恒为零摄氏度，称为参比端（或冷 端。接点2置于待测温度场中，或焊接在被测物体的表面上，称为测量端（或热端。回 路中接入测量热电势的仪表G（通常使用电位差计或数字电压表，测出电路中的热电 势，再由热电势与温度的关系曲线或表格查出被测温度。
2.差测温线路
如图1—2所示，若把热电偶的冷端和热端分别置于两种不同温度的介质中，测出
的热电势反映了两种介质的温差。
3•点测温线路
用切换开关可实现一台电位差计测量多点的温度。测试方法是，通过切换开关
把每一个热电偶的热端与公用的冰点热偶线连接起来，组成一个单点测温线路，这样 用一个冰点可以组成多个测温线路，既节省了热偶线和测温仪表，又提高了测试速度 是一种经常使用的测温线路。（如图1—4所示图中tO为冷端温度，
与温度的关系球出被测温度t2。
理论上，任何两种不同的金属导线均可组成热电偶，但实际上为了使热电偶回路 有较大的热电势，能耐高温，而且热电势与温度基本上呈线性关系，通常采用下列金属 或合金导线配对组成热电偶（见表1—1
材料名称
使用温度范围
热电势（mv/100C
极性
铜一康铜
—20—400°C
4.15
+
镍铬一考铜
由一对或多对热电极与绝缘物组成的组件。
1.1.2绝缘物（insulation material
用来防止热电极之间和（或热电极与保护管之间短路的零件或材料
1.1.3保护管（protective tube
用来保护热电极组件免受环境有害影响的管状物。
1.2补偿导线（extension or compensating cables
热电偶的最小插入深度应不小于其保护管外径的8~10倍（特殊产品例外。
3、热电偶绝缘电阻
常温绝缘电阻的试验电压为直流500V±50V,测量常温绝缘电阻的大气条件为温 度15~35C,相对湿度45%~75%,大气压力86~106kPa放置时间不小于2小时。
a、对于长度超过1米的热电偶，它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积不小于100M即
串联测温线路测出的热电势应先除以热电偶的个数n后，再由温度一电势表查
出温度。热电偶技术指标
1、热电偶公称压力
一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而不破裂。允许的工作压力 不仅与保护管材料、直径、壁厚有关，还与其结构形式、安装方法、插入深度以及 被测介质的流速与种类有关。
2、热电偶最小插入深度
t1、t2为待测温度。
4.它测温线路
工程中常用的测温线路还有串联和并联测温线路（如图1—5,图1—6所示。
串联测温线路是把n个热电偶的正极-正极相接，负极-负极相接。串联测温线路 测出的热电势是n个热电偶的电势之和。若n个热电偶的热端均放在待测的同一温 度的物质中，冷端均放在冰瓶内，则测出的热电势是单个热电偶所测电势的n倍。因 此，串联测温线路可以起到放大电势的作用，常在温差较小的场合中使用，以减少测量 误差。并联测温线路测得的电势是n个热电偶所测电势的平均值，常在测量一个区 域的平均温度时使用。
热电偶测温是基于热电效应这一物理现象实现的。用两种不同的金属导线A、
B焊接而成的闭合回路称为热电偶”当它的两个接点1、2的温度t1、t2不同时,
回路中将产生热电动势，简称热电势,这种现象称为 热点效应”。热电势的大小与两 接点的温度差（t2—11和组成回路的导线材料有关。对于给定的热电偶，则只与两接 点的温差有关。如果保持t1不变（t仁0C,那么热电势只与t2有关。t2越大,热电势 越大且有确定的关系。只要用电位差计G测出回路中的热电势，就可以通过热电势
(2热电偶Hale Waihona Puke Baidu接点温度相同时，无论热电偶电极材料是否相同，热电偶回路中电势 均为零。
(3热电偶所产生的热电势的大小与热电偶电极的几何形状(如长短、粗细等无
关，与热电极中间温度分布无关。
四、热电偶测温线路
热电偶测温线路可根据需要做多种设计。这里介绍几种常用的测温线路。
1•单点测温线路
单点测温线路由一个热电偶组成(如图1—2所示，冷端放在冰瓶里，保持t1为0摄氏度，热端置于被测介质中或物体表面上，测出的热电势即反映了物体的实际温 度。