第2讲 热电偶测温原理及热电极材料..
热电偶测温度原理
热电偶测温度原理热电偶是一种常用于测量温度的传感器。
它基于"热电效应"——即当两种不同材料的接触处存在温度差时，会产生电势差，这个现象被称为"热电效应"。
热电偶的原理就是利用这种热电效应来测量温度。
热电偶由两种不同材料的金属丝或导线组成，这两种金属丝被称为"热电对"。
常见的热电对有K型、T型、J型等。
两种金属丝的一端焊接在一起形成测温点，即所要测量的温度点。
另一端接在一个显示或记录仪器上。
当测温点的温度发生变化时，热电对的接触处会产生温差，从而引起电势差。
这个电势差可以通过测量电压的大小来得到。
根据不同类型的热电对，其电势差-温度曲线也不同。
因此，需要根据热电对的类型选择合适的温度电动势-温度关系表来进行温度计算。
具体来说，假设热电对的导线为金和铂，当温度发生改变时，由于金和铂的热膨胀系数不同，导致它们的长度变化也不同，从而形成一个电势差。
这个电势差可以通过连接到外部电路上的伏特计测量得到。
热电偶的测温原理可用一个简单的电路来解释。
假设存在一个理想热电偶，并将其两端连接到一个测量设备上，这个设备能够测量电势差。
当热电偶的两端分别处于不同的温度下时，热电对之间会产生一个电势差。
这个电势差将会导致一个电流通过测量设备。
根据欧姆定律，电流的大小与电势差成正比。
因此，通过测量电流的大小，我们可以推算出热电偶的电势差大小。
由于热电偶的测温原理是基于温差，因此测量的温度包括两个方面：测量对象的温度和参考温度。
通常情况下，参考温度会被设定为一个固定值，例如0或25。
在这种情况下，我们只需要测量温度物体的温度并利用热电偶的电势差-温度关系表进行温度计算。
为了提高热电偶的测量精确度，还需要考虑一些因素，例如温度漂移、电磁干扰等。
温度漂移是指由于热电对材料或接口的变化，导致热电对电势差发生变化。
而电磁干扰则是指来自外部电磁场的干扰，会影响热电对的电势差测量结果。
第2讲++热电偶测温原理及热电极材料
铂金常识
世界上仅南非和俄罗斯出产。
铂金的抗氧化能力强，熔点高；良好的催化剂，被 广泛用于汽车尾气排放装置；任何人的皮肤对铂金都不会 有过敏现象，可做成电极用于电子脉冲调节器；可用于制 造潜水深度达200米的深水手表。
3.2 中间导体定律：测温
在热电偶回路中插入第三种（或多种）均质材 料，只要所插入的材料两端连接点温度相同， 则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势， 即热电偶产生的电动势保持不变。
T1 C T0 EC(T0,T0)=0 C T0 E (T ) BC 0 B EB(T,T0)
ECA(T0) A EA(T,T0)
接触电势
假设NA>NB，则由于电子数密度梯度的存在而发 生扩散现象：由A向B扩散,A失去电子带正电,B得 到电子带负电,从而在接触面之间形成电场E 。
E
A
B
F 电位
x
回路中的接触电势
kT2 N A kT1 NA EAB (T2 , T 1 )= ln ln e NB e NB NA k (T2 T1 ) ln e NB
(6）当热电偶的两个热电极材料已知时，在实 验室中精确测定热电偶的E-T特性程度为分度。
3、热电偶回路基本性质
3.1 均质回路定律 3.2 中间导体定律 3.3 中间温度定律
有了基本原 理后如何运 用？
3.1 均质回路定律
均质回路定律:由一种均质材料组成的闭合 回路，不论材料长度方向各处温度如何分 布（依靠局部加热或冷却或改变其横截面 积），回路中均不产生热电势。
4、热电极材料
5、标准热电偶与非标准热电偶
1、热电偶是什么东西？
简述热电偶及其测温原理
简述热电偶及其测温原理一、引言热电偶是一种常用的温度传感器，广泛应用于各种领域。
本文将详细介绍热电偶及其测温原理。
二、热电偶的构成热电偶由两种不同金属导线组成，通常为铜和常见的合金铬-镍或铬-镍-铁。
这两根导线在一端焊接在一起，称为“热端”，另一端分别连接到测量仪器中，称为“冷端”。
三、热电偶的工作原理当两种不同金属导线组成的热电偶的两端温度不同时，就会产生一个电动势（EMF），这个现象被称为“塞贝克效应”。
这个电动势与温差之间的关系是线性的。
四、测量温度通过测量热电偶产生的EMF可以计算出温度。
但是需要注意到，在实际应用中，我们并不能直接测量出热端和冷端之间的温差，而只能测量出它们之间产生的EMF。
因此，需要使用标准表格或者计算公式来将EMF转换成相应的温度值。
五、特点热电偶具有响应速度快、测量范围广、精度高、可靠性好等特点，同时价格较为实惠。
由于其在不同的温度范围内表现出不同的特性，因此可以根据需要选择不同种类的热电偶。
六、应用热电偶被广泛应用于各种领域，如工业自动化控制、航空航天、医疗设备等。
在工业生产中，常用于测量高温或低温环境下的温度，如冶金行业中的炉温测量，汽车行业中的发动机温度测量等。
七、注意事项在使用热电偶时需要注意以下几点：1. 确保连接牢固：由于热电偶是通过两根金属导线连接而成，因此需要确保连接处牢固可靠。
2. 避免弯曲：弯曲会导致导线内部产生微小裂纹或者变形，从而影响测量精度。
3. 防止氧化：铜和合金铬-镍或铬-镍-铁易受氧化影响，因此需要定期清洗和维护。
4. 避免磁场干扰：热电偶对磁场敏感，因此需要避免磁场干扰。
八、结论通过本文的介绍，我们了解到了热电偶的构成、工作原理、测量温度方法、特点和应用等方面的内容。
在实际应用中，我们需要注意以上几点，以确保热电偶的测量精度和可靠性。
热电偶测温原理
热电偶测温原理
热电偶是一种常用的测温元件，其测温原理是基于温度对金属热电动势的影响。
热电偶由两种不同金属材料组成，通常是铁/铜或铬/铝的组合。
当热电偶的两端连接到温度不同的物体时，由于热电效应的存在，两种材料之间会产生一个电动势。
热电偶的工作原理是基于“塞贝克效应”和“皮尔杰效应”。
塞贝
克效应是指在两个不同金属导体的接触点上，当两个接点的温度不同时，会产生一个电动势。
而皮尔杰效应是指材料内部的温度梯度会引发电势差。
热电偶中两种不同金属的导体接合点被称为“热电偶焊点”，而较远处的部分则被称为“引线”。
当热电偶的焊点与被测物体接触时，由于化学反应和热扩散的影响，焊点处会产生一个电动势。
这个电动势会通过引线传递到测量仪表上，测量仪表可以将电动势转换为温度值。
热电偶的测温原理可以通过查找热电偶温度电动势与温度的关系曲线来确定温度值。
这个关系曲线通常以温度-电动势的形
式表示，被称为“热电偶特性曲线”。
通过与已知温度下的电动势进行对比，我们可以得到待测物体的温度。
需要注意的是，热电偶的测温精度受到环境温度的影响，因为环境温度也会作用于热电偶的引线。
因此，在测温时需要将环境温度考虑在内并进行修正。
总之，热电偶的测温原理是基于温度对金属热电动势的影响，
通过测量热电偶产生的电动势来确定温度值。
这种测温方法广泛应用于工业、科研和实验室等领域。
《热电偶温度测量》课件
随着环保意识的提高，热电偶温度测量技术也在不断改进以降低对环境的影响。
详细描述
传统的热电偶温度测量技术中使用的某些材料可能对环境造成一定的影响，因此需要寻找环保型的替 代材料。同时，优化制造工艺和降低能耗也是当前研究的重点，以实现绿色、可持续的发展。
THANKS 感谢观看
热电偶的测量精度高、稳定性好 、响应速度快，因此在工业生产
和科学实验中得到广泛应用。
热电偶的种类与选择
热电偶有多种类型，如K型、J型、T 型等，每种类型都有不同的特点和适 用范围。
例如，K型热电偶适合测量0~1300℃ 的温度范围，J型热电偶适合测量200~1300℃的温度范围。
选择热电偶时需要考虑测量温度范围 、精度要求、使用环境等因素。
热电偶测量技术的智能化发展
总结词
智能化技术为热电偶温度测量提供了更高效、更便捷的解决 方案，提高了测温的自动化和智能化水平。
详细描述
现代的热电偶温度测量技术结合了人工智能、物联网等技术 ，可以实现远程监控、实时数据传输、自动报警等功能，大 大提高了测温的效率和准确性。
热电偶测量技术的环保要求与改进
热电偶的应用场景
热电偶广泛应用于工业生产中 的温度测量和控制，如钢铁、 石油、化工等领域。
在科学研究领域，热电偶也被 用于高温超导材料、新能源材 料等的研究。
此外，热电偶还可以用于家用 电器、医疗器械等领域的温度 监测和控制。
02 热电偶的工作原理
塞贝克效应
塞贝克效应
01
当两种不同导体A和B组成的回路，如果两结点温度不同，则回
将计量器具与标准器直接进行比 较，以确定计量器具的误差。
传递比较法
将计量器具与标准器进行比较， 再通过一系列传递标准进行比较
简述热电偶的测温原理
简述热电偶的测温原理
热电偶是一种测量温度的传感器，其工作原理基于热电效应。
热电偶由两种不同金属的导线组成，这两种金属的接触处被称作热电接头。
当热电接头处于不同温度的环境中时，两种金属之间会产生电动势。
根据热电效应的特性，当两种不同金属的接触处温度不同时，热电对产生的电动势呈现一定的变化。
这就是热电偶测温的基本原理。
具体测温原理如下：
1. 热电效应：两种不同金属的接触处，或称热电接头，会产生电动势。
这是因为不同金属的导电性能和电子电荷分布不同，在不同温度下会产生电子的热运动，从而产生电势差。
2. Seebeck效应：不同金属间的电动势与接头处的温差成正比。
通过测量这种电动势的变化，可以确定温度。
3. 热电偶接线：热电偶的两根导线分别与温度待测物和温度参考处连接。
这两个连接点之间的温差引起的电动势可以通过测量来计算出温度。
总结来说，热电偶通过测量两种不同金属在温度变化下产生的热电效应，来测量被测物体的温度。
热电偶高温计工作原理
热电偶高温计工作原理
热电偶高温计利用热电效应来测量温度。
它由两种不同材料的导线组成，这两种材料的导电性能和温度之间存在一定的关系。
当一个导线的一端热为高温热源，另一端连接到测量仪器时，就会在两端产生电压差，这个电压差与温度之间存在线性关系。
这种现象被成为热电效应。
热电偶由两种导电材料相接形成电接触点，这个接触点是热电偶的测量端，它浸入要测量温度的介质中。
热电偶的另一端是引线，将测量端的电信号传输到温度计或显示装置上。
当热电偶的测量端与介质接触时，两个材料的电子会发生自由移动，形成电流，这个电流即是热电偶的测量信号。
由于两种材料的导电性质不同，因此会产生一个电势差。
这个电势差与测量端的温度成正比。
电势差产生的原因是两种材料的自由电子受热运动的影响而发生了能级变化。
其中一种材料的电子受热运动变得更激进，从而使其电子能级增加；而另一种材料的电子受热运动减弱，电子能级反而减小。
这种能级的差异引起的电势差即为热电势差。
热电势差经过引线传输到温度计或显示装置上，经过放大和处理后可以得到准确的温度值。
通过比较热电势差与一个已知温度的热电势差之间的差异，可以确定待测温度。
热电偶高温计的工作原理基于材料的热电效应，利用热电势差
与温度之间的线性关系来测量高温。
由于热电偶的结构简单、适用于高温环境，因此被广泛应用于工业控制和实验室测量中。
热电偶测温基本原理
热电偶测温基本原理
热电偶是一种常用的温度测量设备，其基本原理是利用热电效应测量温度。
热电效应是指当两种不同金属的接触点温度不一致时，会产生电动势。
热电偶由两种不同金属的导线组成，通常为铜和铁/铳合金。
这两根导线的一端形成焊接点，被称为热电接头。
当热电接头的温度发生变化时，热电效应即发生。
具体而言，热电偶测温的原理是基于“塔莫-赫斯原理”。
该原
理表明，当两个热电偶接头分别位于不同温度的环境中时，热电效应会产生一个电动势。
这个电动势的大小与两个接头之间的温度差成正比。
热电偶所测得的电动势可以通过一个电阻箱或电压计进行测量。
测量结果与热电偶材料的特性有关，并且可以根据国际标准热电系列表进行校准。
热电偶测温具有以下优点：
1. 宽温度测量范围：热电偶可以测量从低温到高温的范围，通常可以达到-200℃到1750℃。
2. 快速响应：由于热电效应的特性，热电偶可以快速响应温度变化。
3. 精确度高：热电偶的测温精确度通常可以达到0.1℃或更高。
然而，热电偶也存在一些局限性：
1. 环境干扰：热电偶对外部电磁场和电磁干扰较为敏感，可能
导致测量误差。
2. 线性度有限：热电偶的输出电动势与温度之间的关系并非完全线性，需要进行修正。
3. 寿命受限：由于高温环境下的氧化和化学腐蚀，热电偶的使用寿命较短，通常为几年到十几年。
总之，热电偶测温基于热电效应原理，通过测量热电接头的电动势来确定温度。
该方法广泛应用于工业、科学研究以及实验室等领域，具有重要的温度测量功能。
热电偶热电阻测温应用原理
热电偶热电阻测温应用原理热电偶测温的应用原理热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是:测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600?均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269?(如金铁镍铬)，最高可达+2800?(如钨-铼)。
构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
1(热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
2(热电偶的种类及结构形成(1)热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶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，它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下:组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路;补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3(热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，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，连接到仪表端子上。
必须指出，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industrial electronics. (3) auto configuration, theory, maintenance, structure and principle of Automotive electrical equipment, maintenance, car electric control system of structure, principle and repair of professional knowledge. (4) the structure and working principle of auto test and diagnostic equipment, control of automobile comprehensive performance evaluation parameters and influencing factors. (5) the master the theory of rational use of the car and running material, business management, basic theoretical knowledge of marketing and after-sales service protection of cables can be up to, while also providing a fire-proof, sealed, rugged space can safely extend cable to the destination. Channel selection algorithm and subsystem level design algorithm. As with vertical bridge, horizontal bridges must also retaina certain amount of space allowances to ensure that future expansion of the system without the need to install a new line. Sixth section 2.6.1 PDS cabling system design, and building design of the comprehensive wiring system according to the requirements, new Dunan valve plant main building, workshop structure, data, voice in the future; in the uniform distribution. Main connection (MDF) located on the production floor of the second floor Center room (network equipment), by telephone calls outside the telephone Office is responsible for introducing the main wiring in the building, switching locations are also located 度变化对测温的影响，不起补偿作用。
热电偶测温实验报告
热电偶测温实验报告热电偶测温实验报告引言：热电偶是一种常用的温度测量仪器，通过测量材料的温差产生电压信号，从而确定温度。
本次实验旨在探究热电偶测温的原理、应用以及实验过程中可能出现的误差和解决方法。
一、热电偶的原理热电偶的工作原理基于热电效应，即两种不同材料的接触处产生温度差时，会产生电势差。
热电偶由两种不同材料的导线组成，常见的有铜-常铁、铜-康铁、铜-镍等。
当热电偶的一端暴露在待测物体的温度下，另一端暴露在参比温度下，两端温度差会导致电势差的产生。
通过测量电势差，可以确定待测物体的温度。
二、热电偶的应用热电偶广泛应用于各个领域的温度测量中。
在工业生产中，热电偶被用于监测炉温、熔炼温度等高温环境下的温度变化。
在实验室中，热电偶被用于测量试验装置中的温度，以确保实验的准确性。
此外，热电偶还被应用于医疗、航空航天等领域，用于测量人体温度或者航天器件的工作温度。
三、实验过程1. 实验器材准备：热电偶、数字温度计、待测物体、冷却液等。
2. 实验步骤：a) 将热电偶的一端插入待测物体中，确保与物体接触良好。
b) 将热电偶的另一端连接到数字温度计上。
c) 打开数字温度计，记录显示的温度数值。
d) 若需要测量不同位置的温度，可移动热电偶的位置并记录相应的温度数值。
e) 在实验过程中，可以通过将热电偶的另一端浸入冷却液中，以校准温度计的准确性。
四、误差和解决方法在热电偶测温实验中，可能会出现以下误差：1. 环境温度变化引起的误差：热电偶的测温结果受到环境温度的影响，当环境温度发生变化时，可能会导致测量结果的偏差。
解决方法是在实验过程中保持环境温度的稳定，或者使用温度稳定的参比物体进行校准。
2. 热电偶接触不良引起的误差：热电偶的两端需要与待测物体和参比物体充分接触，否则会导致测量结果的不准确。
解决方法是确保热电偶与物体接触良好，可以使用导热胶固定热电偶，增加接触面积。
3. 线路电阻引起的误差：热电偶的测量信号需要通过导线传输，线路电阻会引起电压降，从而导致测量结果的偏差。
热电偶测温原理
热电偶测温原理热电偶（Thermocouple）是一种常用的温度测量仪器，它利用两种金属在不同的温度下会产生的电势来测量温度。
本文将会介绍热电偶测温的原理、基本结构及中用到的一些物理知识。
一、热电偶测温原理热电偶的原理是物理热效应理论热电效应。
热电效应是指在两种不同金属之间，当温度发生变化时，它们之间就会产生一定电势。
也就是说，当热电偶中的两种不同金属在不同温度条件下被夹紧时，它们之间就会产生电势，也就称为热电偶电势（Thermoelectric Potential）。
这是热电偶作温度测量的基础。
二、热电偶的基本结构热电偶的结构是由一对电极（Electrode）和一根电缆（Cable）组成的。
热电偶电极一般由不同的金属制成，例如金属铜（Copper）和金属钼（Molybdenum），其中一端的电极接在另一端的电缆上，另一端的电极接在另一端的电缆上。
两个电极之间的温差即为热电偶的测量温度。
三、热电偶测温中用到的一些物理知识（一）热性质热性质是指物质在接受高温或低温刺激时所发生的物理性变化，它与温度等参数有关。
热性质的变化可分为热扩散（Thermal Diffusion）、热膨胀（Thermal Expansion）、热导率（Thermal Conductivity）等。
热导率是指物质导热性能，热电偶中，金属钼和金属铜之间的热导率可以影响热电偶电势的变化幅度。
（二）热传导热传导是指由于温度的变化，物质中产生的一种能量传递。
它反映了物质内部温度差异所带来的加热和冷却效应。
热电偶中，热传导是指当电缆中接到电极两端的温度不同时，产生的热能传播效应，这种热能的传播会影响到整个热电偶的温度测量精度。
四、结论以上，我们主要介绍了热电偶测温的原理、基本结构及中用到的一些物理知识，热电偶的温度测量依赖于物理热效应理论，两种不同金属之间在不同温度下产生的电势才能测量出温度。
而热电偶的精度又受到热性质、热传导能力及金属热导率的影响，因此热电偶测温要做到准确时，就要根据不同材料及环境实际情况，科学精准的设计相应热电偶及系统，由此来提升测温精度。
热电偶测温原理 接触电势温差电势
热电偶测温原理接触电势温差电势热电偶是一种常用的温度传感器，利用热电效应原理来测量温度。
它由两种不同材料的金属线组成，常见的组合有铂铑-铂和铜-铳，也有其他材料组合。
热电效应是指当两个不同金属处于不同温度时，它们之间会产生电势差。
这个现象被称为“塞贝克效应”或“塞贝克热电效应”，是19世纪初德国物理学家塞贝克发现的。
热电效应的产生是由于金属的导电性和热导率不同，导致在不同温度下，电子在金属中的自由运动产生的“热力”的差异。
热电偶传感器的工作原理是基于接触电势温差电势的测量。
当热电偶的两个金属端分别处于不同温度时，由于两个金属的导电性和热导率不同，导致了两个金属间的电势差。
以铂铑-铂热电偶为例，铂铑作为热电偶的测温端，铂作为参比端，工作原理如下：1.建立温度差：将铂铑-铂热电偶的测温端和参比端分别放置于不同温度的环境中。
由于热导率和导电性的差异，热电偶的测温端和参比端的温度会有所不同，建立了温度差。
2.产生电势差：温度差使得测温端和参比端之间产生接触电势差。
根据塞贝克效应，金属在不同温度下会产生电势差。
铂铑与铂之间的电势差由塞贝克系数决定，它是铂铑和铂的阿基米德电势之比，以每摄氏度为单位衡量。
3.测量电势差：利用电压测量仪器测量测温端和参比端之间的电势差。
这个电势差与温度差成正比，通过比较电势差和标准温度之间的关系，可以确定测温端的温度。
热电偶测温的优点是响应快、测量范围广、稳定性高，适用于高温、低温、高压和强电磁干扰的环境。
同时，热电偶的结构简单、体积小，便于安装和使用。
然而，热电偶也存在一些限制。
首先，热电偶的测量准确性受到材料特性、环境影响等因素的影响。
其次，温度变化过大会产生冷端效应，需要通过冷端补偿或冷端温度测量来消除。
此外，不同类型的热电偶在不同温度范围内的线性特性也会有所不同。
为了提高热电偶的测量准确性，通常需要进行校准和补偿。
校准是将测量的电势差与已知温度之间的关系进行比较，确定热电偶的特性曲线。
热电偶测温讲解
基于热电效应原理的测温仪表。
组成 热电偶 1
2 3
连接导线 2
显示仪表 3
1
t0
1 t
2
广泛应用于生产和研究领域：
测温精度高、性能稳定； 结构简单，易于制造，产品互换性好； 便于信号远传和实现多点切换； 测温范围广，可达-200~2000℃； 形式多样，适用于各种测温条件。
18
1.恒温法 把热电偶冷端置于人造恒温装置中。 (1)冰点槽 (2)电热式恒温箱
A A’ B’ 补偿导线 试管 冰点槽 C C’ 铜 导 线 mV 仪 表
T
B 热电偶
T0
冰水溶液
19
2.示值修正法
一般显示仪表的分度是在冷端温度恒定为 0 ℃条件下进 行的。若冷端温度 t0≠0℃时，示值不能正确反映被测温度， 需要修正。 机械零位调整法：预先把仪表的机械零件调整到冷端温度t0 处，相当预加电势E(t0, 0)，即 E (t , t0 ) E (t0 ,0) E (t ,0) 计算修正法：假设冷端温度t0≠0℃，被测温度为t，有
-0.7775
20 0.7981 4.9199 8.9399 13.0396 17.2431 21.4971 25.7547 29.9653 34.0934 38.124 42.0531 45.8733 49.5651 53.1058
-1.1561
30 1.2033 5.3284 9.3427 13.4566 17.6669 21.9236 26.1786 30.3822 34.501 38.5215 42.4403 46.2487 49.9263 53.4512
E T0
E
T0
T0
T1
热电偶及其测温原理
(1)接触电势 (1)接触电势
(2)温差电势 (2)温差电势
kT N A E AB (T ) = ln e NB
E A (T , T0 ) ∫ δ dT
T0
T
热电偶回路热电势
EAB (t, t0 ) = EAB (t) − EAB (t0 ) + EB (t, t0 ) − EA (t, t0 ) EAB (t, t0 ) ≈ EAB (t) − EAB (t0 )
该定律为制定热电势分度表奠定了理论基础
3. 热电偶的冷端处理和补偿 热电偶的冷端处理和补偿 由热电偶的测温原理可知：
t = E AB −1 (t , t0 )
t0 = cons tan t
当 t0 = cons tan t 时，热电势与温度t才呈单值关系。 此外，热电偶的分度表是以t0=0℃为基础的，但在 实际测温中难以满足上述条件，因此必须对冷端温 度进行处理和补偿。
21概述调节器被控对象给定值r变送器调节阀测量值x简单过程控制系统的构成22温度的检测与变送接触式测温常用测温元件测温元件测温原理测温范围主要特点热电偶热电效应01600测温范围广测量精度高便于远距离多点集中检测和自动控制应用广泛
自动化仪表与过程控制》 《自动化仪表与过程控制》 第2章 过程参数检测与变送
热电偶产生热电势的两个条件： 两种不同的金属材料组成热电偶 两端存在温差
热电偶的测温线路
2. 热电偶的基本定律 (1) 均质导体定律 由一种均质导体所组成的闭合回路， 由一种均质导体所组成的闭合回路，不论 导体的截面和长度如何以及的各处温度分布如何， 导体的截面和长度如何以及的各处温度分布如何， 都不能产生热电势。 都不能产生热电势。 热电偶必须采用两种不用材料的导体组成。 热电偶的热电势仅与两接点的温度有关，而 与沿热电极的温度分布无关。 如果热电偶的热电极是非均质导体，在不均 匀温度场中测温时将造成测量误差。所以热 电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要 技术指标之一。
热电偶与热电阻测温原理
热电偶与热电阻测温原理热电偶一般用于中高温的测量，而热电阻主要是低温的测量。
采用何种，具体看看下面的介绍：热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是：①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
2．热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶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，它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，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，连接到仪表端子上。
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均质回路定律作用：
作用：检验材料的均匀性。 （1）加热杂质段与均质段的交接处，则回 路中会产生热电动势。 （2）热电偶急冷急热，热电极材料晶粒粗 大，产生不均匀性。组成热电偶的两种材 料必须各自都是均质的,否则会由于沿热电 偶长度方向存在温度梯度而产生附加电势， 从而因热电偶材料不均引入误差。
(6）当热电偶的两个热电极材料已知时，在实 验室中精确测定热电偶的E-T特性程度为分度。
3、热电偶回路基本性质
3.1 均质回路定律 3.2 中间导体定律 3.3 中间温度定律
有了基本原 理后如何运 用？
3.1 均质回路定律
均质回路定律:由一种均质材料组成的闭合 回路，不论材料长度方向各处温度如何分 布（依靠局部加热或冷却或改变其横截面 积），回路中均不产生热电势。
A
T2 EAB(T2)
B
E AB (T2 , T1 ) E AB (T2 ) E AB (T1 ) NA K (T2 T1 ) ln e NB
EAB(T2,T1)－热电偶的电动势； EAB (T2)－温度为T2端的电动势（工作端，感温 端）； EAB (T1)－温度为T1端的电动势（连接仪表端， 参比端，冷端）， 将热电偶的一个接点保持在一个恒定不变的温 度T1，则热电偶的电动势仅随另一个接点的温 度T2的变化而变化，也就是说，此时热电偶的 电动势是温度T的单值函数。
对于金属热电极来说，因自 由电子浓度很高，两端温差 不会明显改变两端电子浓度 差异，因此可以忽略单一导 体的温差电势 。
T1 EAB(T1)
EA(T1,T2)
EB(T1,T2)
EAB (T2 , T1 ) EAB (T2 ) EAB (T1 ) NA K (T2 T1 )ln e NB
A
热电极B 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。
接触电势(珀尔帖电势)
珀尔帖电动势的数量级在10－1－10－3V之间， 其数值大小除与金属材料有关外，还与温 度有关，表示为：
N AT kT E AB (T )= ln e N BT
珀尔帖效应不是一种接触现象，与接点的 接触情况毫无关系，只是由材料的固有性 质决定的。
3.2 中间导体定律：测温
在热电偶回路中插入第三种（或多种）均质材 料，只要所插入的材料两端连接点温度相同， 则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势， 即热电偶产生的电动势保持不变。
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一， 目前约有50％的工程温度控制工作是用热电 偶来完成的。 特别是在钢铁、有色金属、火力发电站、航 空发动机、原子能反应堆、石油精炼、化工、 机械热处理等高温领域中，热电偶是最主要 的测温手段。
讲课内容
1、什么是热电偶？
2、热电偶基本原理
3、热电偶回路性质
mA A EAB(T1) T1 B A T2
EAB(T2) B
EAB(T2,T1)=EAB(T2)-EAB(T1)
第二个故事：汤姆逊效应
1854年，汤姆逊发现，同一种金属如存在温 度梯度，如1处温度T0,2处温度T0＋⊿T，则 温度高端自由电子动能大,会向温度低端移动， 产生电动势,称为汤姆逊电势（开尔文），其 值的大小为两端温度的函数：
热源 T T0+ΔT T0
2 1
热源 TR
ΔQ
T
T0
dT
第三个：塞贝克效应 seeback
材料和温度都不同。 1821年，德国医生塞贝克 将两种不同材料的导体或半 导体A和B连接起来，构成 E (T ,T ) 一个闭合回路（如右图所 示），当两接点温度不同时， 回路中将有电流流动，此电 流称为热电流。 由于回路中的电流太小，当 时塞贝克无法检知。
注意事项:
（1）热电偶并不是测量接点的温度T2，而是测量 的温度差T2- T1。 （2）热电偶回路热电动势的大小只与组成热电偶 的材料及两端的温度有关，而与热电偶丝（偶丝） 的几何形状（长短粗细）无关。 （3）材料不同或接触点温度不同才有热电动势。
注意事项：
(4）接触电势与温差电势相比要大得多。因而 热电偶回路的总热电动势由接触电动势大小确 定。 (5）热电偶的极性由金属材料的电子数密度大 小确定，电子数密度大的金属导体为正极。
2、热电偶基本原理
热电偶定义：由两种不同材料的导体或半 导体连接起来，用来测量温度的元件，称 为热电偶。这两种导体称为热电极。 热电偶测温方法： （1） 1823年，物理学家贝克勒尔0－300℃ FeCu回路 （ 2） 列 · 卡特列尔使热电偶成为一种真正适用的 高温计， 500度左右的高温时采用PtRh10-Pt（铂 铑－铂）热电回路。贵金属
接触电势
假设NA>NB，则由于电子数密度梯度的存在而发 生扩散现象：由A向B扩散,A失去电子带正电,B得 到电子带负电,从而在接触面之间形成电场E 。
E
A
B
F 电位
x
回路中的接触电势
kT2 N A kT1 NA EAB (T2 , T 1 )= ln ln e NB e NB NA k (T2 T1 ) ln e NB
4、热电极材料
5、标准热电偶与非标准热电偶
1、热电偶是什么东西？
两个问题： 1）热电偶是什么东西？ 2）热电偶是如何起源的？
第一个故事：珀尔帖
1834年，法国钟表匠珀尔帖将两种电子数密度不 同的金属材料连接在一起，发现一个问题：
珀尔帖实验
热电极A
测量端
（工作 端、热 端）
热电势
A 1 2
T1
EAB(T1)
EB(T1,T2)
T2 EAB(T2)
塞贝克电动势
塞贝克电动势
EAB (T2 , T1 ) S AB dT
T1
塞贝克系数SAB
T2
T2 T1
N A NB
已知条件
EAB (T2 , T1 ) EB (T2 , T1 ) EAB (T1 ) EA (T2 , T1 ) EAB (T2 )