热电偶测温原理及热电极材料
热电偶用于温度测量电路[总结]
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热电偶用于温度测量电路1.1热电偶工作原理：热电偶是一种感温元件，热电偶由两种不同成份的均质金属导体组成，形成两个热电极端。
温度较高的一端为工作端或热端，温度较低的一端为自由端或冷端，自由端通常处于某个恒定的温度下。
当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在塞贝克电动势—热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。
测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。
热电偶温度测量由如图所示三部分组成：⑴ 热电偶⑵ 毫伏测量电路或毫伏测量仪表⑶ 连接热电偶和毫伏测量电路的补偿导线与铜线图1-1热电偶温度测量电路：图1-2原理如图1-2所示，热电偶产生的毫伏信号经放大电路后由VT 端输出。
它可作为A/D 转换接口芯片的模拟量输入。
第1级反相放大电路，根据运算放大器增益公式： 1111012L L O U R U R U ⨯-=⨯-=增益为10。
第2级反相放大电路，根据运算放大器增益公式：11101200561O O O VT U RW R U R RW U V ⨯+-=⨯+-===）（ 增益为20。
总增益为200，由于选用的热电偶测温范围为0～200℃变化，热电动势0～10mV 对应放大电路的输出电压为0～2V 。
A/D 转换接口芯片最好用5G14433，它是三位半双积分A/D ，其最大输入电压为1999mV 和1999V 两档(由输入的基准电压VR 决定)。
我们应选择1999V 档，这样5G14433转换结果(BCD 码)和温度值成一一对应关系。
如读到的BCD 码为01、00、01、05，则温度值为101℃。
因此，用5G14433 A/D 芯片的话，你可以将转换好的A/D 结果(BCD 码)右移一位(除以10)后直接作为温度值显示在显示器上。
如果A/D 转换芯片用ADC0809，则在实验前期，应先做两张表格：一、放大电路的输出电压和温度的对应关系，一一测量并记录下来制成表格；二、ADC0809的转换结果(数字量)和输入的模拟电压一一对应关系记录下来并制成表格，然后将这两张表格综合成温度值和数字值的一一对应关系表存入系统内存中，最后，编制并调试实验程序，程序中将读到的A/D 转换结果(数字量)通过查表转换成温度值在显示器上显示。
热电阻、热电偶
2 、 中间导体定律 该定律内容是： 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 。根据中间导体定律还可以得出如下 结论：
（1）在热电偶回路中接入第三种均质材料 ， 只要保证所接入材料两端温度 相同 ， 就不会影响热电偶的热电势 。 图2 －6是两种接入中间导体的热电偶回路。
根据中间导体定律 ， 只要保证连接导线和显示仪表接入热电偶回路时两连接端 的温度相同 ， 就不会改变热电势 。另外 ， 热电偶的热端焊接点也相当于第三种金 属 ， 只要它与热电极接触良好 ，整个接点温度一致 ， 也不会影响热电偶回路的热
3 、 中间温度定律
热电偶A 、B在接点温度为t1 、t3 时的热电势等于热电偶A 、B在接点温度分别 为t1 ， t2和t2 ， t3 时热电势的代数和 ， 即
EAB（t1 ， t3 ）＝EAB（t1 ， t2 ）＋EAB（t2 ， t3） 由此定律可得如下结论：
（1） 已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度 ， 只要引入适当的修正 ， 就可在另外的冷端温度下使用 。该定律为制定和使用热电偶的热电势一温度 关系 即分度表奠定了理论基础 。 因为热电偶分度表是在冷端温度t0 =0℃时热 电势与热端温度的关系 ， 根据中间温度定律便可以算出任何冷端温度时的热 电势值。
比较法校验是用标准热电偶与被校热电偶测同一稳定对象的温度来进行的。 一般用管式电炉作为被测对象 ，通过手动操作或温度控制器控制调整电炉的 温度 ， 并稳定在预定的温度值上 。标准热电偶一般采用比被校热电偶精确度 更高的铂铑10-铂热电偶。
热电偶热电阻工作原理
热电偶热电阻工作原理热电偶工作原理：热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。
是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件。
将不同材料的导体a、b接成闭合回路,接触测温点的一端称测量端,一端称参比端。
若测量端和参比端所处温度t和t0不同,则在回路的a、b之间就产生一热电势eab(t，t0),这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。
eab大小随导体a、b的材料和两端温度t和t0而变,这种回路称为原型热电偶。
在实际应用中，将a、b的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。
显示仪表所测电势只随被测温度而t 变化。
下面给出热电偶温度计测量系数原理图。
热电偶就是一种感温元件,就是一次仪表，它轻易测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。
热电偶测温的基本原理就是两种相同成份的材质导体共同组成滑动电路,当两端存有温度梯度时,电路中就可以存有电流通过，此时两端之间就存有电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。
两种相同成份的均质导体为热电极，温度较低的一端为工作端的，温度较低的一端为民主自由端的，民主自由端的通常处在某个恒定的温度下。
根据热电动势与温度的函数关系,做成热电偶分度表中;分度集是民主自由端的温度在0℃时的条件下获得的，相同的热电偶具备相同的分度表中。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。
因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。
热电偶实际上就是一种能量转换器，它将热能切换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应当特别注意如下几个问题：1：热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；2：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确认后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶热端的温度维持一定，这入热电偶的热电势仅就是工作端的温度的单值函数。
热电偶的测温
热电偶的测温1 设计目的利用热电偶进行温度测量。
2 设计要求①测温范围：0~200℃；②热电偶路数：2路切换；③A/D 输出，有具体电路参数。
3 原理分析3.1热电偶测温原理(1)定义:由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。
(2)测温原理:热电偶的测温原理是基于热电效应。
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1和2的温度不同时，如果T ＞0T （如下图热电效应），在回路中就会产生热电动势，进而在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为热电效应。
热电动势记为AB E ，导体A 、B 称为热电极。
测量时将接点1置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。
接点2要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。
ABTT 012图1 热电偶原理(3)热电效应:导体A 和B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别有)(T E AB 与)(0T E AB 两个接触电势，又因为T ＞0T ，在导体A 和B 中还各有一个温差电势。
所以闭合回路总热电动势),(0T T E AB 应为接触电动势和温差电势的代数和，即：闭合回路总热电动势。
对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数，即)(),(0T f T T E AB 。
这就是热电偶测量温度的基本原理。
在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。
由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积，长度以及温度分布如何均不产生热电动势。
如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关；如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。
3.2热电偶冷端处理及补偿热电偶的热电势大小与材料和两电极接点的温度有关，因此只有在热电极材料一定和冷端温度0T 保持恒定的条件下，其热电势才是其热端温度T 的单值函数。
热电偶测温度实验
四、实验步骤-实验电路清零
四、实验步骤-温度测量
1、电路清零完毕后，去掉R5，R6接地线及连线，将E型热电 偶的自由端与温度模块的放大器R5，R6相接，同时E型热电 偶的蓝色接线端子接地（如果没有蓝色的，黑色接地）。
四、实验步骤-温度测量
2、在温度控制仪上设定温度值为20、30、40℃+n△t，△t=5℃， n=0……7，打开温度源开关，当PV显示窗口显示的值为设定的 温度值的时候，读取并记录电压表上的电压值V（T,T0） ，并记 录到表1中。 3、查E型热电偶分度表，得到每个设定温度值下的E（T,0）， 通过公式K= V（T,T0）/ E（T,0）确定每个温度下的放大倍数， 并取平均值，以平均放大倍数作为整个过程的放大倍数,然后确 定E(T,T0)= V（T,T0）/ K 。 4、确定放大倍数后，通过公式：E(T,0)=E(T,T0)+E(T0, 0)确 定最终的E(T,0)，对照E型分度表，得到对应的温度T。
四、实验步骤-冷端温度补偿
四、实验步骤-实验电路清零
1、去掉温控仪上“热电偶”接口的连线，在温度控制仪上控 制方式选为内控方式，将K、E型热电偶插到温度源的插孔中， K型的自由端接到温度控制仪上标有“热电偶”字样的插孔中。 2、从主控箱上将±15V电压、地接到温度传感器模块上，将 温度源电源接到温度控制仪相应插口处。将R5、R6两端短接 同时接地，打开主控箱电源开关，将模块上的Vo2与主控箱数 显表单元上的Vi相接。将Rw2旋至中间位置，调节Rw3使数显 表显示为零。（注意：在这一过程中切勿打开温度源的开关）
四、实验步骤-测量
表1 E型热电偶电势与温度数据
实验结束，关闭所有电源，拆线，整理实验仪器。 实验报告于下星期五（12月14号）之前交到先进制造大 楼西楼D314
热电偶的测温原理
热电偶的测温原理摘要：通过对金属的接触电动势和温差电动势来进行简化的数学推导，从根源来阐述热电偶的工作原理，并通过实验来简化。
从而系统地解释了热电偶的输入量（温度）和输出量（电流，电压）的线性关系。
以及热电偶的选型要求，和材料性能。
关键词：热电效应、电动势、选型、材料；0 引言温度测量是通过某些测温物质的各种物理性能变化，例如固体的尺寸,密度,硬度粘度,电导率,热辐射等的变化来判断被测物体的温度。
在许多测量方法中，热电偶测温的应用为最广泛之一。
主要优点：①接触式测温，准确度较高；②结构简单，体积小，安装方便；③测量范围广：-150ºC----1600ºC，采用特殊材料时可达2800ºC。
④热容量小，响应速度快，热电极不受形状限制1热电偶传感器的工作原理1.1 热电效应如图1所示，由两种导体A,B 构成一个闭合回路，使两端结点处于不同温度下。
回路中便产生热电势和电流。
这种物理现象称为热电效应。
图 1定义：导体A，B为热电极；测温结点处在T温度场下为测量端，或工作端，热端。
结点处在To温度场下为参考端，或自由端，冷端。
1.2 热电偶中的电势1.2.1接触电势（伯尔帖电势）互相接触的两种金属导体内部因自由电子密度不同，当接触时两种导体在接触界面上会发生电子扩散。
电子扩散的速率与自由电子的密度及金属所处的温度呈正比。
假定,金属A 的自由电子的密度为NA,金属B 的自由电子的密度为NB. 自由电子的密度大的向自由电子的密度小的方向扩散。
失去电子一方带正电，得到电子一方带负电。
这种扩散运动逐渐在界面上建立电势，类似于势垒，它又阻碍自由电子进一步扩散，产生了一个动态平衡。
图 2接触电势的关系式：图 3K:波尔兹曼常数 J/KT:接触界面处的温度e:电子电荷量 C NA,NB 分别为金属A,B 的自由电子密度.对于To 结点有:回路总接触电势:BAAB N N e kT T e ln)(=•当T=To,或A ，B 导体同质材料时，则回路总接触电势为零。
热电偶的组成
热电偶的组成热电偶是由两种不同金属材料组成的温度测量仪器，可用于测量各种物体的温度。
它的基本组成包括两个不同金属导线，它们通过焊接或紧密接触的方式连接在一起，形成一个闭合回路。
这两个导线通常被称为热电极，分别由不同的金属材料制成。
热电偶的工作原理基于热电效应，即当两个不同金属导体的焊点处存在温度差时，会产生电势差。
这种电势差被称为热电势，其大小与温度差成正比。
通过测量热电势的变化，可以间接获取物体的温度信息。
热电偶的两个导线中，一个被称为热电极，另一个被称为冷电极。
热电极通常由铂、铜、铁等金属制成，而冷电极则通常由铜、铁、镍等金属制成。
这两种金属材料的选择主要根据其特性，如高温下的稳定性、导电性能等。
为了提高热电偶的测量精度和可靠性，通常还会在热电极上加上保护套管。
保护套管可以保护热电极不受外界环境的影响，同时还能起到增强热电极的机械强度和耐腐蚀性能的作用。
常见的保护套管材料有不锈钢、陶瓷等。
为了更好地接触测量对象，热电偶的热电极通常会采用一种叫做接触头的部件。
接触头通常由陶瓷材料制成，具有良好的导热性能和机械强度，可以确保测量的准确性和可靠性。
为了方便信号的传输和采集，热电偶通常还配备了信号转换器和连接线。
信号转换器可以将热电势转换为标准电信号，如4-20mA、0-10V等，以便于后续的数据处理和分析。
连接线通常采用高温电缆或绝缘导线，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
总结起来，热电偶的基本组成包括热电极、冷电极、保护套管、接触头、信号转换器和连接线。
这些组成部分相互配合，共同完成温度测量的任务。
通过热电效应的作用，热电偶可以准确、可靠地测量各种物体的温度，广泛应用于工业控制、科学研究等领域。
热电偶热电阻的工作原理及相互间的区别
热电偶/热电阻的工作原理及相互间的区别2022 年 01 月 04 日星期日下午 05:06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, 即两种不同成份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者半导体 A 和 B 焊接起来，构成一个闭合回路，如图 2-1-1 所示。
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,于是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者数量级上均不及标准化热电偶，普通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坚固；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。
热电偶热电阻资料
热电偶温度计 热电阻温度计
一、热电偶的基本原理
热电偶测温主要利用热电效应 热电效应：两种不同的导体（或半导体）A和B组 成闭合回路，如下图所示。当A和B相接的两个 接点温度T和T0不同时，则在回路中就会产生一 个电势，这种现象叫做热电效应。由此效应所 产生的电势，通常称为热电势，用符号EAB（T， T0）表示。
标准化热电偶 1．铂—铂铑热电偶(S型)
测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。
2．镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(K型)
测量温度：长期1000℃，短期1300℃。
3．镍铬—考铜热电偶(E型)
测量温度：长期600℃，短期800℃。
4．铂铑30—铂铑6热电偶(B型)
测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。
2．铜热电阻
特点：它的电阻值与温度的关系是线性的，电 阻温度系数也比较大，而且材料易提纯，价格 比较便宜，但它的电阻率低，易于氧化。
3.两线制测量线路
利用不平衡电桥测量。 缺点：即使被测温度没有变化，如果环境温度 发生变化，也会使测量值发生变化。 适用场合：环境温度恒定或变化不大的现场。
To
A
eA(T,To)
T
eA (T , T0 ) eA (T ) eA (T0 )
结论：
1.热电偶回路热电势的大小只与组成热 电偶的 材料 和材料两端连接点所处 的 温度 有关，与热电偶丝的直径、 长度及沿程温度分布无关。 2. 只有用 两种不同性质 的材料才能组 成热电偶，相同材料组成的闭合回路 不会产生热电势。
二、常用热电阻元件
1.铂热电阻 铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好， 性能可靠，尤其是耐氧化性能很强。 铂在很宽的温度范围内约1200C以下都能保证上述 特性。铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性， 可制成很细的铂丝(0.02mm或更细)或极薄的铂箔。 与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认 为是一种较好的热电阻材料。 缺点：铂电阻的电阻温度系数比较小； 价格贵
实验二十一__热电偶的原理及现象实验
热电偶的原理及现象一、实验目的：了解热电偶测温原理。
二、基本原理：1821年德国物理学家赛贝克（T⋅J⋅Seebeck）发现和证明了两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
这种物理现象称为热电效应（塞贝克效应）。
热电偶测温原理是利用热电效应。
如图21—1所示，热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。
A和B称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端处在温度T0称为自由端或参考端，也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶两根导线C是同样的材料，可以与A和B不同种材料)。
T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。
国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，并且有相应的分度表即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。
热电偶一般用来测量较高的温度，应用在冶金、化工和炼油行业，用于测量、控制较高的温度。
本实验只是定性了解热电偶的热电势现象，实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。
实验仪有二个热电偶，它们封装在悬臂双平行梁上、下梁的上、下表面中，二个热电偶串联在一起，产生热电势为二者之和。
三、需用器件与单元：机头平行梁中的热电偶、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源；调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器；调理电路单元中的差动放大器；室温温度计（自备）。
四、实验步骤：1、热电偶无温差时差动放大器调零：将电压表量程切换到2V档，按图21—2示意接线，检查接线无误后合上主、副电源开关。
将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底（增益为101倍），再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；再调节差动放大器的调零旋钮，使电压表显示0V左右，再将电压表量程切换到200mV档继续调零，使电压表显示0V。
热电偶温度传感器、热电阻温度传感器工作原理及特点
-167～40℃ ±2.5℃
-200～-167℃ ±1.5%t
-67～40℃
±1℃
—
-200～
-67℃
±1.5%t
Φ0.3 700～ 800 Φ0.5 800～ 900 Φ0.8 1.0 900～ 1000 Φ1.2 1.6 1000～ 1100 Φ2.0 2.5 1100～ 1200 Φ3.2 1200～ 1300
□廉金属热电偶丝直径的标准形式(mm)
分度号 保护管
外径
单支式
K 1
20 6 2 . 3.2 5
N 1
20 6 2 . 3.2 5
E 1
20 6 2 . 3.2 0
J 1
20 6 2 . 3.2 5
T 20
3.2
1
1
1
1
双支式 . 2.5 . 2.5 . 2.0 . 2.5
2.5
2
2
2
2
热电偶热电阻保护管 □ 金属保护管材料及特性
□ 置入深度 ●热电偶最小置入深度 对陶瓷保护管而言，应不小于保护管直径的 10～15倍； 对金属及合金保护管，应大于保护管直径的 15～20倍。
□ 热电阻最小置入深度
lmin = ln+15D lmin—最小可用置入深度 ln — 感温元件长度 D — 保护管外径
□ 绝缘电阻
●装配式热电偶绝缘电阻
·适于远距离测量和控制。
·无需参考点。温度值可由测得的电阻值直接求
b、缺点
出。
·测量准确度难以超过0.2℃，
·输出线性好。只用简单的辅助回路就能得到线性
·必须有参考端，并且温度要保持恒定。
输出，显示仪表可均匀刻度。
·在高温或长期使用时，因受被测介质影响或 b、缺点
热电偶测温原理
热电偶测温原理
热电偶是一种热量测量的非接触式传感器，它的工作原理是由两种不同的金属构成的电阻器，当金属处于不同温度时，电阻器的电阻值会发生变化。
在热电偶中，一端称为“热端”，另一端叫做“冷端”。
热端接触到被测温度，而冷端接触到参考温度。
热电偶由一对电极组成，每个电极都有一个对应的金属，其电阻值随温度的变化而变化。
当热电偶放置在被测温度的环境中时，热端金属的温度就会高于冷端，在这种情况下，热端的金属的电阻值会大于冷端的金属的电阻值，这样就可以通过测量电阻值来计算出被测温度。
热电偶的优势在于它可以测量较高温度，并且可以快速准确地测量出温度。
热电偶可以用于各种环境和工业应用，用于测量温度非常广泛。
它可以用于空调、热水器、冷库、火车车厢、医疗设备等设备的温度控制，以及工厂、实验室、家庭等环境中的温度检测。
热电偶可以测量低温到高温，可以应用于室温测量以及高温高压的环境。
综上所述，热电偶的原理是由两种不同的金属构成的电阻器，当金属处于不同温度时，电阻器的电阻值会发生变化，这样就可以通过测量电阻值来计算出被测温度。
热电偶可以应用于室温测量以及高温高压的环境，并且可以快速准确地测量出温度，可用于各种工业
应用，是一种常用的温度检测仪器。
热电偶工作原理
热电偶工作原理
热电偶是一种温度测量仪器，利用热电效应来测量物体的温度。
它由两个不同材料的金属导线组成，形成一个回路。
热电偶的工作原理基于两个重要原理：热电效应和电极功效。
首先，热电效应是指当两个不同材料的接触点形成温度差时，会产生电势差。
具体来说，当一个金属导线的一端暴露在被测物体温度下，而另一端暴露在参考温度（通常是室温）下时，由于温度差异，两个导体之间会产生一个电动势。
其次，电极功效是指当两个不同材料的接触点形成电势差时，电势差由于接触点的特性而产生。
这个电势差称为电极功效。
热电偶材料的选择和两个导线接触点的特性决定了热电偶的感受性和准确性。
基于以上原理，热电偶的工作过程如下：当热电偶的一端暴露在被测物体的温度下，而另一端与参考温度保持一定差异时，两个导线之间会产生一个电动势。
这个电动势可以通过连接到测量设备上的导线传输到一个电流计。
根据电动势的大小，我们可以计算出被测物体的温度。
需要注意的是，为了提高测量的准确性，热电偶的两个导线必须完全相同，并且需要进行冷端补偿。
冷端补偿是通过将热电偶的两个导线接线端口与室温环境连接来消除环境温度对测量结果的影响。
总体而言，热电偶的工作原理是利用热电效应和电极功效来测量物体的温度。
通过测量导线之间产生的电动势，可以确定被测物体的温度。
热电偶和热电阻的知识
热电偶温度计热电现象和关于热电偶的基本定律热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。
它被广泛用于测量-200~1300℃范围内的温度。
在特殊情况下，可测至2800℃的高温或4K 的低温。
热电偶能把温度信号转变为电信号，便于信号的远传和多点切换测量，具有结构简单、制作方便、准确度高、热惯性小等优点。
1. 热电偶测温原理由两种不同的导体或半导体A 或B 组成的闭合回路，如果使两个接点处于不同的温度t 0、t ，则回路中就有电动势出现，称为热电势，这一现象称为热电效应。
热电势是温度t 0和t 的函数，恒定接点温度t 0，则热电势是温度t 的单值函数，只要测得热电势的大小，便可得到被测温度t 。
热电势由温差电势与接触电势组成。
温差电势：是指一根导体上因两端温度不同而产生的热电动势。
同一导体两端温度不同时，高温端（测量端、工作端、热端）电子的运动速度大于低温端电子（参比端、自由端、冷端）的运动速度，单位时间内高温端失电子带正电，低温端得电子带负电，高、低温端之间形成一个从高温端指向低温端的静电场。
该电场阻止高温端电子向低温端的动；加大低温端电子向高温端的运动速度，当运动达到动态平衡时，导体两端产生相应的电位差，该电位差称为温差电势。
温差电势的方向：由低温端指向高温端。
温差电势的大小：，()dt dtt N d N e k t t e t tt t )(1,00⎰=，式中k 为波尔兹曼常数；e 为电子电量t N 为导体内的电子密度，是温度的函数；t 、to 是导体两端的温度。
可见温差电势的大小与导体的性质和导体两端温度有关，而与导体长度、截面大小以及沿导体长度方向的温度分布无关。
热端 测量端 工作端冷端自由端参比端热电极B(e AB ()0t AB (,t t e (0,t t e B热电偶回路的总电势接触电势：是在两种不同材料A 和B 的接触点产生的。
A 、B 材料有不同的电子密度，设导体A 的电子密度n A 大于导体B 的电子密度n B ，则从A 扩散到B 的电子数要比从B 扩散到A 的多，A 因失电子而带正电荷，B 因得电子而带负电荷，于是在A 、B 的接触面上便形成一从A 到B 的静电场。
热电偶的工作原理
热电偶的工作原理
热电偶是一种测量温度的传感器，它的工作原理基于热电效应和电热效应。
热电偶由两种不同金属导线组成，一端称为热电极，另一端称为冷电极。
当热电偶与被测物体接触时，由于温度差异，会在两种金属之间产生温度梯度。
这时，根据热电效应的原理，两种金属之间会产生热电势差。
热电效应是指当两个不同金属导体形成闭合回路，两端温度不同时，会产生热电势差。
根据热电效应，热电偶原理中的热电势差与两种金属的温度差成正比。
通常，一种金属导线为铜，另一种金属导线为常用的铬铝合金或铬镍合金。
另一方面，电热效应是指当通过两个接点之间的不同材料的导体时，电流通过并产生热量。
在热电偶中，当热电势差作用于导线时，会形成电流通过闭合回路。
通过测量电流的强度，可以间接测量温度。
热电偶的工作原理中，常使用冷端引出法来消除冷电极的热电势差。
这种方法将冷电极与环境隔离，并通过引出导线将冷电极连接到测量仪器。
总结来说，热电偶的工作原理是基于热电效应和电热效应。
它通过测量两种不同金属导线之间的热电势差和电流的强度，实现对温度的测量。
热电偶测量温度的原理
热电偶测量温度的原理
热电偶是一种常用的温度测量装置，它基于热电效应的原理进行温度测量。
热电偶由两种不同金属组成的导线材料组成，两端形成一个热电结。
根据热电效应的原理，当两个不同金属材料形成一个闭合回路时，如果两个接点处温度不同，就会在回路中产生一种称为热电势的电动势。
这种热电势与接触处的温度差有关。
具体而言，热电偶的工作原理是利用两种不同金属的热电势差来测量温度。
一般情况下，热电偶的工作原理可归纳为两个重要方面：热电效应和温度-电势关系。
首先是热电效应。
当两种不同金属材料在接触处温度不同时，不同材料之间会存在电势差，称为热电势。
这个热电势是由于两种金属的电子云在温度不同的条件下具有不同的能带结构所导致的。
其次是温度-电势关系。
根据热电效应的原理，热电偶通过测量两个接点处温度差来计算物体的温度。
由于不同金属材料的热电势与温度之间存在一定的关系，可以通过测量产生的电压来推导出温度。
在热电偶的实际应用中，常常将其中一个金属材料作为参考电极，将温度相对于参考电极的电压作为测量温度的依据。
这样可以减小测量误差，并使测量结果更加可靠。
总的来说，热电偶的工作原理是基于热电效应，通过测量两种金属之间的热电势差来计算温度。
通过选择合适的金属材料组合和准确测量电压，可以得到精确的温度测量结果。
热电偶温度传感器的工作原理
热电偶温度传感器的工作原理
热电偶温度传感器是一种常用的温度测量装置，利用热电效应原理来实现温度的测量。
热电偶由两种不同材料的金属导线组成，通常是铜和铜镍合金。
这两根金属导线用绝缘材料包裹，只露出一小段作为测温接头。
当测温接头受到温度变化时，两种不同材料的热电势也会发生变化，这就是热电效应。
热电效应具体包括两个方面：温差效应和材料效应。
温差效应是指当测量接头与参比接头之间存在温差时，两根金属导线之间产生的电势差。
材料效应是指不同的金属导线对温度变化的敏感程度不同，导致在测量接头与参比接头之间产生一个固定的电势差。
热电偶温度传感器的工作原理就是通过测量这个热电势差来确定温度。
一般情况下，热电偶的参比接头与一个已知温度的场所相连，例如恒温水槽。
测量接头与待测温度环境相连。
测量电路中，通过将测量接头和参比接头连接到一个电测设备上（如微伏表），就可以测得两个接头之间的电压信号。
然后，根据已知的两根金属导线的特性曲线，可以将测得的电压转化为相应的温度值。
这个转化过程需要使用一个热电偶温度-电势表（也称为热电偶温度计），其中记录了不同温度下
的电势值对应的温度。
因此，通过测量热电势差并利用热电偶温度-电势表，我们就可以确定待测环境的温度。
总结来说，热电偶温度传感器的工作原理是基于热电效应，在不同温度下产生的电势差来测量温度。
通过测量接头与参比接头之间的电压信号，并利用热电偶温度-电势表，可以转化为相应的温度值。
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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。
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
珀尔帖实验
热电极A
测量端
（工作 端、热 端）
热电势
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
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
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：
(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。
E AB (T2 , T1 ) E AB (T2 ) E AB (T1 ) NA K (T2 T1 ) ln e NB
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。
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 )
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：
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
T EAB(T)
N A NB NC
EABC (T , T0 ) EAB (T ) EB (T , T0 ) EBC (T0 ) EC (T0 , T0 ) ECA (T0 ) EA (T , T0 )
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。
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)
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。
2、热电偶基本原理
Байду номын сангаас
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