热电偶基础知识介绍
热电效应及热电偶的基本基础学习知识原理分析
热电效应及热电偶的基本原理分析；热电偶的四大基本定律；常用的热电极材料及其性能特点；热电偶的冷端补偿；热电偶的基本测量电路。
了解热电偶的工作原理；了解常用热电极材料的类型、性能特点及其适用场合；掌握热电偶的选用和维护方法。
在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。
在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。
另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
5.1 热电偶的工作原理与基本结构在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。
在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。
另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
一、热电偶的工作原理1、工作原理当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时（如图5.1.1），只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为T0，称为自由端（也称参考端）或冷端，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。
这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。
图5.1.1 热电偶回路热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。
当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同)，因此，电子在两个方向上扩散的速率就不一样。
现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。
热电偶的基础知识
热电偶的基础知识常用热电偶分度号有S、B、K、E、T、J等，这些都是标准化热电偶。
其中K型也即镍铬－镍硅热电偶，它是一种能测量较高温度的廉价热偶。
由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。
它可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。
它不能用于还原性介质中，否则，很快腐蚀，在此情况下只能用于500度以下的测量。
它比S型热偶要便宜很多，它的重复性很好，产生的热电势大，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。
虽然其测量精度略低，但完全能满足工业测温要求，所以它是工业上最常用的热电偶。
概述：作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一——热电偶，与铂热电阻一起，约占整个温度传感器总量的60%，热电偶通常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。
热电偶工作原理：两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。
热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，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定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
热电偶的基本构造：工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。
工作原理及常用热电偶
工作原理及常用热电偶热电偶是一种常用的温度测量仪器，它基于热电效应原理工作。
本文将详细介绍热电偶的工作原理、常用类型和应用领域。
一、工作原理：热电偶利用两种不同材料的导线连接起来，形成一个闭合电路。
当两个连接点存在温度差时，就会产生热电势差，从而产生电流。
这种现象被称为热电效应。
热电效应有两种主要类型：Seebeck效应和Peltier效应。
Seebeck效应是指当两个不同材料的连接点存在温度差时，会产生电势差。
而Peltier效应则是指当电流通过两个不同材料的连接点时，会产生热量。
热电偶的工作原理基于Seebeck效应。
通常，热电偶由两种不同材料的导线（通常是铜和铜镍合金）组成。
其中一端被称为热端，另一端被称为冷端。
当热端的温度高于冷端时，就会产生电势差，从而产生电流。
这个电势差与温度差成正比。
二、常用类型：1. K型热电偶：由铠装热电偶和绝缘热电偶组成。
适用于高温测量，常用于冶金、化工等行业。
2. J型热电偶：由铠装热电偶和绝缘热电偶组成。
适用于中温测量，常用于热处理、食品加工等行业。
3. T型热电偶：由铜和铜镍合金组成。
适用于低温测量，常用于冷冻、空调等行业。
4. E型热电偶：由镍铬合金和铜镍合金组成。
适用于较高温度范围的测量，常用于石油、化工等行业。
三、应用领域：热电偶广泛应用于各个行业的温度测量中。
以下是一些常见的应用领域：1. 工业领域：热电偶被广泛应用于钢铁、冶金、化工、电力等行业的温度测量和控制中。
例如，在钢铁行业，热电偶可以用于监测炉温，以确保生产过程中的温度控制。
2. 食品加工：热电偶可以用于食品加工中的温度监测，以确保食品的安全和质量。
例如，在烘烤过程中，热电偶可以测量烤箱内的温度，以确保食品的烘烤时间和温度符合要求。
3. 医疗领域：热电偶在医疗设备中的应用越来越广泛。
例如，在体温计中，热电偶可以测量人体的温度，以帮助医生判断患者的健康状况。
4. 空调和制冷：热电偶可以用于空调和制冷设备中的温度控制。
仪表知识大全(热电偶)
热电偶（C）”号长期短期S16001600Γ柏钝30粕然60.5YOO1800K锲硅N镁铭畦镁羟__________ 215 ____________ 110012003.2 ___ 120013001・2550650 E懈桐镁 2 __________ 650750_32 ______________J50然0桐镁桐堞S型热电偶知识S型热电偶（粕铐Io-柏热电偶）粕铐104白热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。
偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.02mm,其正极（SP）的名义化学成分为铀铐合金，其中含铐为10%,含钠为90%,负极（SN）为纯粕，故俗称单粕铐热电偶。
该热电偶长期最高使用温度为130（ΓC,短期最高使用温度为1600o C o粕铐Io-粕热电偶优点是准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。
它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。
由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，〃ITS-90〃虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。
S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
热电偶补偿导线详解1结构及定义热电偶补偿导线简称补偿导线，通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套、屏蔽层组成。
在一定温度范围内（包括常温）、具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。
热电偶与测量装置之间使用补偿导线，其优点有二：L改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能，采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的挠性，是接线方便，也可调节线路电阻或屏蔽外界干扰；2.降低测量线路成本，当热电偶与测量装置距离很远，使用补偿导线可以节省大量的热电偶材料，特别是使用贵金属热电偶时，经济效益更为明显。
K型热电偶规格参数及使用性质
K型热电偶规格参数及使用一、热电偶基础知识热电偶是温度测量中应用最普遍的测温器件，它的特点是测温范围宽，性能稳定，有足够的测量精度，能够满足工业过程温度测量的需要。
结构简单，动态响应好；输出为电信号，可以远传，便于集中检测和自动控制。
热电偶的测温原理基于热电效应。
将两种不同的导体或半导体连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象即是热电效应，又称赛北克效应。
热电偶的要求:(1)在测温范围内热电偶性能稳定，不随时间和被测对象而变化；(2)在测温范围内物理化学性能稳定，不易氧化和腐蚀，耐辐射；(3)所组成的热电偶要有足够的灵敏度，热电势随温度的变化率要足够大；(4)热电特性接近单值线性或近似线性；(5)电导率高，电阻温度系数小；(6)机械性能好，机械强度高，材质均匀；工艺性好，易加工，复制性好，制造工艺简单，价格便宜。
目前市面上流行的主要有8种常用热电偶以及测高温的钨铼热电偶(0〜2300°C),综合考虑上述热电偶，只有K型热电偶比较适合大规模的工业现场应用。
K型热电偶是由镍铬-镍硅(铝)双金属组成的，其中镍铬为正极，镍硅(铝)为负极。
K型热电偶的测温范围为-270〜1300C之间，适用于氧气气氛中，稳定性属于中等程度。
K型热电偶性能稳定，产生的热电势大，热电特性线性好，复现性好，高温下抗氧化能力强，耐辐射，使用范围宽，应用广泛。
本资料所说的温度极限就是最高的温度值，K型热电偶各种规格尺寸导线的最高温度如下表所示：这个表举出各类热电偶和导线尺寸的推荐温度上限。
这些温度上限应用于有防护的热电偶，即有普通封闭端保护套管的热电偶，不用于具有压制矿物质氧化物绝缘体的套装热电偶。
一般在实际应用中，会有超过推荐温度极限的情况。
同样，在推荐温度极限内应用而没有得到满意寿命的情况也是有的。
但是，总的说来，当导线在列举的温度范围内连续工作时，能保证热电偶有满意的寿命。
K类热电偶适宜在温度高达1260°C的氧化性或惰性气氛中连续使用，因为它们的抗氧化特性要比其它金属热电偶好。
热电偶的基本知识
热电偶的基本知识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℃均可连续测量，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。
一、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，如图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，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。
图1 热电偶工作原理图如图1所示，热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介中称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。
当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。
热电偶两端的热电势差可以用下式表示：式中：E t-热电偶的热电势；e AB(t)-温度为t时工作端的热电势；e AB(t0)-温度为t0时自由端的热电势当自由端温度t0恒定时，热电势只与工作端的温度有关，即E t=f(t)。
当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关，只与热电极材料的成分及两端的温度有关，因此，用各种不同的导体或半导体材料可做成各种用途的热电偶，以满足不同温度对象测量的需要。
二、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。
热电偶的工作原理及其分类
热电偶的工作原理及其分类
热电偶是一种温度测量装置，利用热电效应将温度转化为电压信号。
其工作原理基于热电效应的两个基本规律：塔耳伯效应和西贝克效应。
下面是热电偶的工作原理及其分类：
工作原理：
1. 塔耳伯效应：根据塔耳伯效应，两个不同金属在两个不同温度下，其接触点之间会产生电动势。
这个电动势与两个温度之间的温差成正比。
2. 西贝克效应：根据西贝克效应，当热电偶的两个接点之间存在温度差时，热电偶会产生一个电压信号。
这个电压信号与两个接点的温度差成正比。
分类：
1. 根据热电材料的选择，热电偶可分为多种类型，如K型、T 型、J型、N型、S型等。
2. 根据测量范围和应用需求，热电偶可分为标准型和特殊型。
标准型热电偶适用于一般温度测量，而特殊型热电偶用于测量高温或特殊环境下的温度，如高温热电偶、耐腐蚀热电偶等。
3. 根据形状和结构，热电偶可分为直线型、表面型、插入型、保护管型等。
这些形状和结构的选择取决于被测介质的性质以及测量环境的要求。
4. 根据国际标准，热电偶还可根据热电特性、测量准确度和温
度范围进行分类，如IEC584、ASTM E230等。
总的来说，热电偶通过利用热电效应将温度转化为电压信号，从而实现温度的测量。
根据热电材料的选择、测量范围和形状结构等不同特征，可将热电偶分为多个分类。
热电偶的基本知识.doc
热电偶的基本知识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℃均可连续测量，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。
一、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，如图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，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。
图1 热电偶工作原理图如图1所示，热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介中称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。
当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。
热电偶两端的热电势差可以用下式表示：式中：E t-热电偶的热电势；e AB(t)-温度为t时工作端的热电势；e AB(t0)-温度为t0时自由端的热电势当自由端温度t0恒定时，热电势只与工作端的温度有关，即E t=f(t)。
当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关，只与热电极材料的成分及两端的温度有关，因此，用各种不同的导体或半导体材料可做成各种用途的热电偶，以满足不同温度对象测量的需要。
二、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。
热电偶基本知识
镍铬—镍硅（镍铝）热电偶（分度号为K）该种热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金（KP），负极为含硅3%的镍硅合金（KN）。
它的负极亲磁，依据此特性，用磁铁可以很方便地鉴别出热电偶的正负极。
它的特点是，使用温度范围宽，高温下性能稳定，热电动势与温度的关系近似线性，价格便宜，因此，它是目前用量最大的一种热电偶。
K型热电偶适于在氧化性及惰性气氛中连续使用。
短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃。
经过选择后优质K型热电偶可以作为标准，用以分度工作用镍铬-镍硅等贱金属热电偶。
在这种热电偶的两极添加金属钇及镁等元素，抗氧化性能可进一步提高，最高使用温度可达到1300℃。
为了充分发挥贱金属价格便宜的优点，在同一测温场所中，可多安装几支热电偶，利用其灵敏度高和热电特性近似线性的特点，达到准确测量的目的。
我国已经基本上用镍铬—镍硅热电偶取代了镍铬—镍铝热电偶。
国外仍然使用镍铬—镍铝热电偶。
两种热电偶的化学成分虽然不同，但其热电特性相同，使用同一分度表。
K型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶。
不适宜在真空、含碳、含硫气氛及氧化与还原交替的气氛下裸丝使用。
当氧分压较低时，镍铬极中的铬将则优氧化（也称绿蚀），使热电动势发生很大变化。
但金属气体对其影响较小。
因此，多采用金属制热电偶保护管。
K型热电偶有以下缺点：1、热电动势的高温稳定性较N型热电偶及贵金属热电偶差。
在较高温度下，往往因氧化而损坏。
在氧化性气氛中，直径3.2mm的K型热电偶，在1100℃，1200℃下经650h左右，均超过0.75级允许误差；但N型热电偶在相同条件下，经过1000h，其热电动势的最大变化为96.6μV（2.6℃）。
在1250℃下经过1000h后仍未超差。
2、在250～550℃范围内短期热循环稳定性不好，即使在同一温度点上，在升降温过程中其热电动势值也不一样，其差值可达2～5℃。
3、K型热电偶的负极，在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内，分度值往往偏离分度表，尤其在磁场中使用时，常出现与时间无关的热电动势干扰。
热电偶的类型、功能介绍
热电偶的类型、功能介绍一、（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。
偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。
该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。
S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。
它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。
由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。
S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
二、（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶铂铑13-铂热电偶（R型热电偶）为贵金属热电偶。
偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铂，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。
R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。
其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。
由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当，在我国一直难于推广，除在进口设备上的测温有所应用外，国内测温很少采用。
1967年至1971年间，英国NPL，美国NBS 和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究，其结果表明，R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好，我国目前尚未开展这方面的研究。
R型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
热电偶基本原理和使用方法
热电偶基本原理和使用方法常用热电偶分度号有S、B、K、E、T、J等，这些都是标准化热电偶。
其中K型也即镍铬－镍硅热电偶，它是一种能测量较高温度的廉价热偶。
由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。
它可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。
它不能用于还原性介质中，否则，很快腐蚀，在此情况下只能用于500度以下的测量。
它比S型热偶要便宜很多，它的重复性很好，产生的热电势大，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。
虽然其测量精度略低，但完全能满足工业测温要求，所以它是工业上最常用的热电偶。
概述：作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一——热电偶，与铂热电阻一起，约占整个温度传感器总量的60%，热电偶通常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。
热电偶工作原理：两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。
热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，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定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
热电偶的基本构造：工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。
热电偶基础知识介绍
A
＋
T
自 由 B电 子 2020/7/9
eAB(T)
EAB (t)
kt e
ln
NAt NBt
k：波尔兹曼常数；
e：单位电荷电量；
NAT 、 NBT ： 温 度 为 T 时 , 导 体 A 、 B 的自由电子密度。
5
（二）温差电动势
温度的影响
温度标志着物质内 部大量分子无规则 运动的剧烈程度。 温度越高，表示物 体内部分子热运动 越剧烈。
EA（t，t0）=UAt-UAt0
EA (t, t0 ) U At
U At0
k e
t
t0
1 N At
d (N At ,t) dT dt
考虑：如果同一导体各点温度相同，即t＝t0，则回路总电
动势必为零？
2020/7/9
7
（• 三热电）偶回热路中电总的偶热回电势路应是的接触热电势电与势温差电势之和。
t EAB(t)
EA(, t,t0)
A(+)
B(-)
t0 EAB(t0)
EB(t,t0)
t>t0,NA>NB
EAB（t，t0）=EAB（t） +EB（t，t0） -EAB（t0）-EA（t，t0）
经实践证明，在热电偶中起主要作用的是接触电动势，温差
电动势只占极小部分。可以忽略不计：
EAB（t，t0）= EAB（t）-EAB（t0）
2. 对于已选定的热电偶, 当参考端温度t0恒定时, EAB(t0)为常数,则总
的热电动Ｅ势AB就(t只,tE与0)A温=BE度A(Bt(t,t成t)0-单)C=值φ函f((tt数)) 关- f系(t,0 )即
2020/7/9
热电偶知识收集整理
热电偶知识收集整理第一章热电偶的基础知识1、什么是热电偶所谓热电偶是指由两种不同材质的金属导体构成的温度传感器。
与其他温度计（水银温度计、热敏电阻等）相比较，主要用于工业行业的热电偶具有其特点：①响应速度快。
②可进行-200℃到+1700℃之间大范围的温度测量。
③可对特定点和小空间进行温度测量。
④由于温度信息可检测为电信号（热电动势），信息的处理和分析非常便利。
⑤价格低廉，易购买。
2、热电偶的原理1821年德国科学家塞贝克（T.J Seebeck）发现：当连接两种不同金属，并对两端的接点施加不同温度时，金属之间会产生电压并有电流通过。
这一现象以发现者的名字命名为“塞贝克效应”。
该回路中生成电流的电力被称为热电动势（Thermoelectromotive force），其极性和大小仅由两种导体的材质和两端之间的温度差决定。
塞贝克效应利用前面所说的塞贝克效应，热电偶工作原理为其凭借2种不同金属的接合处（测温接点）T1与热电偶显示仪表接点（基准接点）T0之间的温度差T，从而产生电压。
使用热电偶测量温度时，显示仪表会测量该电压。
热电偶工作原理热电偶显示仪表的测量方式有以下2种。
1、将基准接点设为0℃（冷端补偿），直接读取温度。
2、测量基准接点的气温（基准接点补偿），计入温度差△T。
热电偶显示仪表的测量方式测量时，将冷端维持在0℃非常困难。
通过测量端子周围的温度，将其与以0℃为基准的热电动势相加，可以获得测温接点的温度。
我们称之为基准接点补偿。
3、热电偶的感温部分位于何处？下图是将热电偶插入装有热液体的杯中的示意图。
假设液体内温度为均匀100℃（无温度梯度）。
此时，液体内的热电偶部分不会产生热电动势。
热电动势只产生于存在温度梯度的部分。
由于热电偶的感温部位会产生热电动势，因此该温度梯度部位即为热电偶的感温部位。
热电偶的感温部分位置示意图第二章热电偶的选择1、根据测量温度选择热电偶按照两种金属导体的组合方式可分为以下8大种类。
热电偶基本知识
WREK 、WRNK 、WRCK 系列铠装热电偶铠装热电偶具有能弯曲、耐高压 、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时，亦可以作为装配式热电偶的感温组件。
它可以直接测量各种生产过程中从0℃～800℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。
□ 主要技术指标·测温范围和准确度允许偏差Δt类 别 代号 分度号 套管 外径 mm 常用温度℃最高使 用温度 ℃ 测量范围℃允差值镍铬— 铜镍 WREK E ≥ф3 600700 0～700±2.5℃或±0.75％t 镍铬— 镍硅 WRNK K ≥ф3 800950 0～900±2.5℃或±0.75％t＜-200 未作规定铜— 铜镍WRCK T ≥ф3 350400-40～350±1℃或±0.75％t注：（1）t 为被测温度的绝对值。
（2）T 型分度号产平需与厂方协商订货。
·铠装热电偶热响应时间在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的50%所需的时间称为热响应时间，用T 0.5表示。
铠装热电偶热响应时间不大于下表的规定：热响应时间T 0·5s 套 管 直 径（min ）接壳式绝缘式2.0 0.4 0.53.0 0.6 1.24.0 0.8 2.55.0 1.2 4.06.0 2.0 6.0 8.0 4.0 8.0·绝缘电阻当周围空气温度为20±15℃，相对湿度不大于80%时，绝缘型铠装热电偶的偶丝与外套管之间的绝缘电阻值应符合下表的规定。
套管直径mm 试验电压V-DC 绝缘电阻MΩ·m0.5～1.5 50±5 ≥1000＞1.5 500±50 ≥1000·铠装热电偶外径和名义长度标准规格铠装热电偶外径 d mmφ8 φ6 φ5 φ4 φ350 75 100 150 200 250 300 400 500 750 100050751001502002503004005007501000125015002000507510015020025030040050075010001250150020002500300040005074510015020025030040050075010001250150020002500300040005000750010000507451001502002503004005007501000125015002000250030004000500075001000015000注：①直径φ3mm绝缘式铠装热电偶名义总长L不得大于10000mm。
热电偶培训ppt课件
热电偶在能源行业中的应用主要包括在燃气轮机、锅炉、核反应堆等高温设备 中监测温度，以及在太阳能和风能发电系统中监测环境温度和设备温度，确保 设备的稳定运行和能源的高效利用。
热电偶在化工行业的应用
总结词
热电偶在化工行业中用于监测化学反应过程中的温度变化， 保证产品质量和生产安全。
详细描述
在化工行业中，热电偶被广泛应用于各种化学反应装置中， 如合成炉、裂化炉、保证产品质量和生产安全。
热电偶培训PPT课件
目录 CONTENT
• 热电偶基础知识 • 热电偶在工业中的应用 • 热电偶的安装与维护 • 热电偶的发展趋势与未来展望 • 实践操作与案例分析
01
热电偶基础知识
热电偶工作原理
01
热电偶工作原理基于塞贝克效应 ，即两种不同导体组成的闭合回 路中，当两个接触点处于不同温 度时，回路中将产生电动势。
03
热电偶的安装与维护
热电偶的安装方法与注意事项
安装位置选择
选择能准确反映被测物体温度 的位置，避免安装在温度梯度 大、流动剧烈、振动较大的地
方。
安装方式
根据被测物体的形状和大小， 选择合适的安装方式，如固定 支架、活动连接等。
热电偶插入深度
确保热电偶插入足够的深度， 以减少温度梯度对测量的影响 。
经验总结
分享实际应用中的经验教 训，提高热电偶应用水平 。
热电偶与其他温度传感器的比较分析
比较内容
选择依据
热电偶、热电阻、红外线温度传感器 等不同类型温度传感器的性能特点。
根据实际需求和测量环境，选择合适 的温度传感器类型。
优缺点分析
分析各种温度传感器的优点和缺点， 适用场合和局限性。
热电偶在新能源领域的应用前景
热电偶基础知识介绍资料
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第四章 非电量的电测技术
1
一、 热电偶的测温原理 先看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
左端称为：
测量端（工
A
作端、热端）
热电势
B
热电极B
右端称为： 自由端 （参考端、 冷端）
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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第四章 非电量的电测技术
2
从实验到理论：热电效应
ＥABC(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)=eAB(T,T0) 同理,加入第四、第五种导体后,只要加入的导体两端温
度相等,同样不影响回路中的总热电势。
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第四章 非电量的电测技术
14
利用热电偶测温时，连接导线和显示仪表等均可看成中间导体。 根据中间导体定律只要保证连接导线和显示仪表各自两端的温度 相同，则对热电偶的热电势没有影响。因此中间导体定律对热电 偶的实际应用有十分重要的意义。图利用中间导体定律制成开路
目前热电偶统一规定在T0=0℃的条件下，给出测量 端温度与热电势的数值对照表，即分度表自由端（约 束条件：冷端温度必须为0 ℃ ）。实际测温时，根 据测出的热电势可通过查对应的分度表，查得所测的 温度值。
本教材p366的附录列出了工业中常用的分度表
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第四章 非电量的电测技术
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第四章 非电量的电测技术
19
补偿导线型号
书p70 表4－3
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第四章 非电量的电测技术
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补偿导线外形 A’
B’
屏蔽层 保护层
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第四章 非电量的电测技术
热电偶温度计基础知识
热电偶温度计1、热电偶测温的基本原理在两种不同的导体或半导体A 和B 组成的闭合回路中，如果它们的两个接点的温度不同，则在回路中会产生电流，如图1所示。
这时回路中存在一个电动势，称其为热电动势，也常被称为塞贝克电动势或塞贝克效应。
热电动势由接触电动势和温差电动势组成。
图1 塞贝克效应示意图1）接触电动势接触电动势是在两种不同的导体A 和B 接触处产生的一种热电势。
由于A 、B 两种不同导体含有不同的电子密度N 、N ，当它们接触时，接触处就会发生自由电子的扩散。
假设N >N ，则在单位时间内，由导体A 扩散到导体B 的电子数比导体B 扩散到导体A 的多，导体A 失去电子带正电，导体B 得到电子带负电；因此，在A 、B 导体的接触面上便形成从A 到B 的静电场，如图2所示。
这个静电场会阻碍电子扩散作用的继续进行，在某一温度下，自由电子扩散能力与静电场的阻力达到动态平衡，此时在接触处形成的电动势称为接触电势。
图2 接触电势原理图2）温差电动势温差电动势是在同一根导体中因两端的温度不同而产生的热电动势。
若导体两端A 、B 的温度分别为T 和T ，且T>T ，自由电子会从高温端扩散到低温端，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因得到电子而带负电；因此，在同一导体的两端便产生电位差。
这个电位差将阻止电子从高温端向低A B A B 00温端继续扩散，最后达到相对的动态平衡状态，即从高温端扩散到低温端的电子数等于从低温端扩散到高温端的电子数。
此时，在导体的两端便产生一个电位差，这个电位差被称作温差电势，如图3所示。
图3 温差电势原理图关于热电偶闭合回路的热电动势，有以下几个结论：a. 热电偶回路热电势的大小只与组成热电偶的材料及两端温度有关，它与热电偶的长度、粗细无关；b. 只有用不同性质的导体或半导体才能组合成热电偶；c. 只有当热电偶两端温度不同时才能有热电势产生；d. 当热电偶材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。
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一、 热电偶的测温原理 先看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
左端称为：
测量端（工
A
作端、热端）
热电势
热电极B
右端称为： 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。
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从实验到理论：热电效应
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南针发生偏转（说明什 么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指 南针的偏转角反而减小（又说明什么？）。
显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电 流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。
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通过以上演示得出结论——有关热电偶热电势的讨论
将两种不同的导体（或半导体）A、B组合成闭合回路。 若两结点处温度不同，则回路中将有电流流动，即回 路中有热电动势存在。
此电动势的大小除了与材料本身的性质有关以外,还 决定于结点处的温差，这种现象称为热电效应或塞贝 克效应。
2）如果构成热电偶的两个热电极为材料相同的均质 导体，则无论两结点温度如何，热电偶回路内的总热 电势为零——均质导体定律
➢ 必须采用两种不同的材料作为热电极。
EAB (t,t0)kett0lnN NA AttdT0
EA（t，t0）=UAt-UAt0
E A(t,t0)U A tU A0tk ett0N 1 Ad t (N dA,ttt)d T
考虑：如果同一导体各点温度相同，即t＝t0，则回路总电 动势必为零？
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（三）热电偶回路的热电势
热电偶回路中总的热电势应是接触电势与温差电势之
和。
t EAB(t)
k e
t
t0
ln
NAt NBt
dT
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EAB（t，t0）= EAB（t）-EAB（t0） 综上所述，如下结论：
1. 热电偶回路中热电动势的大小，与组成热电偶的导 体材料和两接点的温度有关，而与热电偶的形状尺 寸无关。当热电偶两电极材料固定后，热电动势便 是两接点温度为t和t0时的函数差：
EA(,பைடு நூலகம்t,t0)
A(+)
t0 EAB(t0)
B(-)
EB(t,t0)
t>t0,NA>NB
EAB（t，t0）=EAB（t） +EB（t，t0） -EAB（t0）-EA（t，t0）
经实践证明，在热电偶中起主要作用的是接触电动势，温差
电动势只占极小部分。可以忽略不计：
EAB（t，t0）= EAB（t）-EAB（t0）
利用热电偶作为传感器来检测温度时，必须在热电偶回路中引入显示或记录仪表， 并用连接导线将它们连接起来，因此必须掌握下面的基本定律，以保证能够正确 的选择和使用热电偶。
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1）热电势的大小仅与材料的性质及其两端点的温度 有关，而与热电偶的形状、大小无关。
➢ 烧断的热电偶可重新焊接，用于测温。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的运动 速度比低温时快！
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定义：同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电 势——温差电动势
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, 形成一个静电场， 该静电场阻止电子继续向低温端迁移，最后达到动态平衡。 因此， 在导体两端便形成温差电势，公式：
EA(Bt0,)f(-tf)(0)t
2. 对于已选定的热电偶, 当参考端温度t0恒定时, EAB(t0)为常数,则总的热电动势就只与温度t成单值 函数关系, 即 ＥAB(t,t0)=EAB(t)-C=φ(t)
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（四）实际应用
我国从1991年开始采用国际计量委员会规定的 “1990年国际温标”（简称ITS-90）的新标准。按 此标准，制定了相应的分度表，并且有相应的线性化 集成电路与之对应。
➢ A表示热电偶正极；B表示负极 ➢ t表示测量端温度；t0表示冷端温度； ➢ 符号变化，位置规定的含义不变。 ➢ ＥAB(t,t0)=-EBA(t,t0)=-EAB(t0,t)
解释：当NA>NB,A为正极，B为负极。脚注AB的顺序表 示电动势的方向。当脚注顺序改变时，电动势前面的 符号（＋、－）随之改变。
A
＋
T
自 由 B电 子
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eAB(T)
EAB(t)ketlnN NBAtt
k：波尔兹曼常数；
e：单位电荷电量；
NAT、NBT：温度为T时,导体A、B的 自由电子密度。
a
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（二）温差电动势
温度的影响
温度标志着物质内 部大量分子无规则 运动的剧烈程度。 温度越高，表示物 体内部分子热运动 越剧烈。
热电偶传感器介绍
在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参 数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它 具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯 性小和输出信号便于远传等许多优点,在温度测量中 占有重要的地位。其测温范围较宽，一般为-50～ 1600℃，最高的可达到3000℃。
另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外 加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管 道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
目前热电偶统一规定在T0=0℃的条件下，给出测量
端温度与热电势的数值对照表，即分度表自由端（约 束条件：冷端温度必须为0 ℃ ）。实际测温时，根据 测出的热电势可通过查对应的分度表，查得所测的温 度值。
本教材p366的附录列出了工业中常用的分度表
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二、有关热电偶的几点结论 规定：ＥAB(t,t0)的含义，按位置顺序
热电偶就是根据此原理设计制作的将温差转换为电势 量的热电式传感器。热电效应产生的热电势是由接触 电势和温差电势两部分组成的。
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（一）接触电势
产生原因：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：