热电偶测温讲解汇总.
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对于给定热电偶，热电势是其两端温度函数之差。若其冷端温 度 t0 恒定，则 f (t0) 是定值。热电偶回路热电势只与组成热电 偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。
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(4)热电极的极性
① 测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极 为负极。
② 符号 E AB(t, t0 ) 中规定写在前面的A和t分别为正极和高 温，写在后面的B和t0分别为负极和低温。若它们的位置 互换，则热电势的极性就反相。
中间温度定律是制定热电偶分度表的理论基础。由于热电偶分 度表都是以冷端温度为0 ℃时做出的，但一般工程测量中冷端 都不为0 ℃ ，因此，只要测出热端与冷端时的热电势，便可利 用中间温度定律求出热端温度。
(4)标准电极定律
两种金属构成热电偶的热电势，可以用这两种金属分 别与第三种金属构成的热电势之差来表示 ：
(2)中间导体定律
由两种不同导体构成的热电偶回路中，接入第三种导体， 只要保持第三种导体两端温度相等，则对回路热电势没有影 响。
第三种材料 接入热电偶 回路图
A T2 a
2
T0 E AB a EAB
C
3 T0
A T1 T1
(a)
(b)
B
A B
T0 T2
C 2 3 T0
9
根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保 证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中 原来的热电势，接入的方式见下图所示。
三、热电偶测温仪表
（一）热电偶测温仪表工作原理 1.热电效应
热电偶的测温原理是以热电效应为基础的。两种不同材 料的导体A、B组成一个闭合回路，当回路两端接点t0、t 的 温度不相同时（假设t＞t0），回路中就会产生一定大小的电 势，形成电流，这个电流的大小与导体材料性质和接点温度 有关，这种原理称为热电效应。这种现象早在1821年首先由 西拜克（Seeback）发现,所以又称西拜克效应。
E T0
E
T0
T0
T1
T1
T
T
也允许采用不同方法来焊接热电偶。
(3)中间温度定律
热电偶回路中，热端温度为t、冷端为t0时的热电势，等于 此热电偶热端为t、冷端为tn ，及同一热电偶热端为tn 、冷 端为t0时热电势的代数和。
A
tn
A
A
A
t
B
t0 =
t
tn
B
t0
作用：
B tn B EAB (t , t0 ) EAB (t , tn ) EAB (tn , t0 )
EAB (t , t0 ) EAC (t , t0 ) EBC (t , t0 )
t0
A 作用： B=A
t0
t0
C －B
C
t
t
t
这里C称为标准电极。标准电极通常采用纯铂丝制成，因为 铂容易提纯，熔点高，性能稳定。标准电极定律使热电偶的 选配工作大为简化，只要知道一些材料与标准电极相配时的 热电势，就可求出任何两种材料配成热电偶的热电势。
(1)接触电势
由于两种不同导体的电子密度不同，从而在接点处发生 电子扩散而形成的电动势。它只与A、B导体的性质和接点处 温度有关，记作eAB(t)。
电子浓度NA>NB eAB(t)
A +++ NA t
NB
B－ － －
e AB(t )
kt N A ln( ) e NB
k-波尔曼系数,k=1.38×10－23(J/℃)
可得热电势公式为：
Biblioteka Baidu
E AB (t , t0 ) eAB (t ) eAB (t0 ) eA (t , t0 ) eB (t , t0 ) eAB (t ) eAB (t0 )
根据电磁场理论得
温差电势远小于接触电势
k t NA E AB (t , t0 ) ln dt f AB (t ) f AB (t0 ) t e 0 NB
（三）常用热电偶测温系统
1. 热电偶信号传输到控制室
（2）采用补偿导线
A'
t0
B'
EE
E EAB t , t0 ' EA' B' t0 ' , t0
若A’、B’ 的热电特性与A、B热
电特性在t0’~t0范围内相似，则
t0 '
EA' B' (t0 ' , t0 ) EAB t0 ' , t0
A B
2
术语：
热电偶——两种不同材料的组合体称为热电偶； 热电极——构成热电偶的两种导体称为热电极； 测量端（工作端，热端）——插入被测介质中感受被测温度 的一端，如图中接点 t ； 参考端（自由端，冷端）——处于周围环境中的一端，如图 中接点t0。
测量端
参考端
3
2.热电势
热电势是接触电势和温差电势共同作用的结果。
例：
E E
AB
BA
(t, t0 ) E AB(t0 , t )
(t, t0 ) E AB(t, t0 )
7
（二）热电偶的基本定律
(1)匀质导体定律 匀质导体的回路不论各处温度分布如何都不会产生热电 势。 热电偶必须由两个不同质的材料组成； 同一导体回路是否有热电势可用来判定导体是否匀 质。
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（三）常用热电偶测温系统
1. 热电偶信号传输到控制室 （1）采用普通铜导线
A'
t0
B'
EE
E EAB t , t0 ' EA' B' t0 ' , t0
t0 '
若A´，B´为普通铜导线，则
E EAB t , t0 '
现场
控制室
t0´为现场环境温度，不稳定，从而导致E与t的关系不唯一。
e-单位电荷,e=4.802×10－10 NA,NB-电子密度
4
(2)温差电势
由于同一根导体中电子从高温端向低温端迁移而引起 的电动势，只与导体材料性质和两端温度有关， 记作 eA(t, t0)= eA(t)- eA(t0)。
eA (t,t0)
热端 t t>t0
+++
冷端 t0
温差电势原理图
5
(3)热电势公式推导：
E EAB t , t0
现场
控制室
t0在控制室内，温度稳定，则保证E与t的单值对应关系。
tn A t B 2 3
补偿导线 A’
t0
B ’
三、热电偶测温仪表
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。
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(4)热电极的极性
① 测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极 为负极。
② 符号 E AB(t, t0 ) 中规定写在前面的A和t分别为正极和高 温，写在后面的B和t0分别为负极和低温。若它们的位置 互换，则热电势的极性就反相。
中间温度定律是制定热电偶分度表的理论基础。由于热电偶分 度表都是以冷端温度为0 ℃时做出的，但一般工程测量中冷端 都不为0 ℃ ，因此，只要测出热端与冷端时的热电势，便可利 用中间温度定律求出热端温度。
(4)标准电极定律
两种金属构成热电偶的热电势，可以用这两种金属分 别与第三种金属构成的热电势之差来表示 ：
(2)中间导体定律
由两种不同导体构成的热电偶回路中，接入第三种导体， 只要保持第三种导体两端温度相等，则对回路热电势没有影 响。
第三种材料 接入热电偶 回路图
A T2 a
2
T0 E AB a EAB
C
3 T0
A T1 T1
(a)
(b)
B
A B
T0 T2
C 2 3 T0
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根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保 证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中 原来的热电势，接入的方式见下图所示。
三、热电偶测温仪表
（一）热电偶测温仪表工作原理 1.热电效应
热电偶的测温原理是以热电效应为基础的。两种不同材 料的导体A、B组成一个闭合回路，当回路两端接点t0、t 的 温度不相同时（假设t＞t0），回路中就会产生一定大小的电 势，形成电流，这个电流的大小与导体材料性质和接点温度 有关，这种原理称为热电效应。这种现象早在1821年首先由 西拜克（Seeback）发现,所以又称西拜克效应。
E T0
E
T0
T0
T1
T1
T
T
也允许采用不同方法来焊接热电偶。
(3)中间温度定律
热电偶回路中，热端温度为t、冷端为t0时的热电势，等于 此热电偶热端为t、冷端为tn ，及同一热电偶热端为tn 、冷 端为t0时热电势的代数和。
A
tn
A
A
A
t
B
t0 =
t
tn
B
t0
作用：
B tn B EAB (t , t0 ) EAB (t , tn ) EAB (tn , t0 )
EAB (t , t0 ) EAC (t , t0 ) EBC (t , t0 )
t0
A 作用： B=A
t0
t0
C －B
C
t
t
t
这里C称为标准电极。标准电极通常采用纯铂丝制成，因为 铂容易提纯，熔点高，性能稳定。标准电极定律使热电偶的 选配工作大为简化，只要知道一些材料与标准电极相配时的 热电势，就可求出任何两种材料配成热电偶的热电势。
(1)接触电势
由于两种不同导体的电子密度不同，从而在接点处发生 电子扩散而形成的电动势。它只与A、B导体的性质和接点处 温度有关，记作eAB(t)。
电子浓度NA>NB eAB(t)
A +++ NA t
NB
B－ － －
e AB(t )
kt N A ln( ) e NB
k-波尔曼系数,k=1.38×10－23(J/℃)
可得热电势公式为：
Biblioteka Baidu
E AB (t , t0 ) eAB (t ) eAB (t0 ) eA (t , t0 ) eB (t , t0 ) eAB (t ) eAB (t0 )
根据电磁场理论得
温差电势远小于接触电势
k t NA E AB (t , t0 ) ln dt f AB (t ) f AB (t0 ) t e 0 NB
（三）常用热电偶测温系统
1. 热电偶信号传输到控制室
（2）采用补偿导线
A'
t0
B'
EE
E EAB t , t0 ' EA' B' t0 ' , t0
若A’、B’ 的热电特性与A、B热
电特性在t0’~t0范围内相似，则
t0 '
EA' B' (t0 ' , t0 ) EAB t0 ' , t0
A B
2
术语：
热电偶——两种不同材料的组合体称为热电偶； 热电极——构成热电偶的两种导体称为热电极； 测量端（工作端，热端）——插入被测介质中感受被测温度 的一端，如图中接点 t ； 参考端（自由端，冷端）——处于周围环境中的一端，如图 中接点t0。
测量端
参考端
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2.热电势
热电势是接触电势和温差电势共同作用的结果。
例：
E E
AB
BA
(t, t0 ) E AB(t0 , t )
(t, t0 ) E AB(t, t0 )
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（二）热电偶的基本定律
(1)匀质导体定律 匀质导体的回路不论各处温度分布如何都不会产生热电 势。 热电偶必须由两个不同质的材料组成； 同一导体回路是否有热电势可用来判定导体是否匀 质。
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（三）常用热电偶测温系统
1. 热电偶信号传输到控制室 （1）采用普通铜导线
A'
t0
B'
EE
E EAB t , t0 ' EA' B' t0 ' , t0
t0 '
若A´，B´为普通铜导线，则
E EAB t , t0 '
现场
控制室
t0´为现场环境温度，不稳定，从而导致E与t的关系不唯一。
e-单位电荷,e=4.802×10－10 NA,NB-电子密度
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(2)温差电势
由于同一根导体中电子从高温端向低温端迁移而引起 的电动势，只与导体材料性质和两端温度有关， 记作 eA(t, t0)= eA(t)- eA(t0)。
eA (t,t0)
热端 t t>t0
+++
冷端 t0
温差电势原理图
5
(3)热电势公式推导：
E EAB t , t0
现场
控制室
t0在控制室内，温度稳定，则保证E与t的单值对应关系。
tn A t B 2 3
补偿导线 A’
t0
B ’
三、热电偶测温仪表
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。