熱電偶工作原理

Thermocoupleprinciple熱電偶工作原理當(dāng)前1頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1

熱電效應(yīng)1.2

熱電偶的熱電勢(shì)1.3

熱電偶回路的性質(zhì)1.4

熱電偶測(cè)量電路1.5

熱電偶冷端補(bǔ)償課程內(nèi)容CourseContents當(dāng)前2頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1

熱電效應(yīng)1.2熱電偶的熱電勢(shì)1.3熱電偶回路的性質(zhì)1.4熱電偶測(cè)量電路1.5熱電偶的冷端補(bǔ)償課程內(nèi)容CourseContents當(dāng)前3頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1

熱電效應(yīng)兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路。若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。熱電效應(yīng)又稱塞貝克效應(yīng)。T＞T0I熱電偶是利用導(dǎo)體的“熱電效應(yīng)”制作的溫度傳器器?；芈分兴a(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，即溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。當(dāng)前4頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1熱電效應(yīng)1.2

熱電偶的熱電勢(shì)1.3熱電偶回路的性質(zhì)1.4熱電偶測(cè)量電路1.5熱電偶冷端補(bǔ)償課程內(nèi)容CourseContents當(dāng)前5頁(yè)，總共19頁(yè)。1.2

熱電偶的熱電勢(shì)TABT0T0冷端熱端熱電極兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體一端焊接或絞接而成當(dāng)前6頁(yè)，總共19頁(yè)。1.2

熱電偶的熱電勢(shì)1）接觸電勢(shì)eAB(T)——導(dǎo)體A、B結(jié)點(diǎn)在溫度T時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)；e——單位電荷，e=1.6×10-19C；

k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K

；NA、NB

——導(dǎo)體A、B在溫度為T時(shí)的電子密度。接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)，溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度的比值越大，接觸電勢(shì)也越大。當(dāng)前7頁(yè)，總共19頁(yè)。1.2

熱電偶的熱電勢(shì)1）溫差電勢(shì)eA(T，T0)——導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時(shí)

形成的溫差電動(dòng)勢(shì)；T，T0——高低端的絕對(duì)溫度；σA——湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫

度差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，

例如在0℃時(shí)，銅的σ=2μV/℃。ToTAeA(T,To)當(dāng)前8頁(yè)，總共19頁(yè)。1.2

熱電偶的熱電勢(shì)3）回路總電勢(shì)由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點(diǎn)溫度分別為T、T0,如果T＞T0，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)：NAT、NAT0——導(dǎo)體A在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度；NBT、NBT0——導(dǎo)體B在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度；σA

、σB——導(dǎo)體A和B的湯姆遜系數(shù)。當(dāng)前9頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1熱電效應(yīng)1.2熱電偶的熱電勢(shì)1.3

熱電偶回路的性質(zhì)1.4熱電偶測(cè)量電路1.5熱電偶冷端補(bǔ)償課程內(nèi)容CourseContents當(dāng)前10頁(yè)，總共19頁(yè)。1.3熱電偶回路的性質(zhì)（1)均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì))；反之，如果有電流流動(dòng)，此材料則一定是非均質(zhì)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。（2)中間導(dǎo)體定律一個(gè)由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點(diǎn)溫度相同，則此回路各接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和為零,如圖由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則E總=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0結(jié)論：可以在回路中接入電氣測(cè)量?jī)x表，而且也允許采用任意的方法來焊接熱電偶。當(dāng)前11頁(yè)，總共19頁(yè)。1.3熱電偶回路的性質(zhì)結(jié)論：熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無關(guān)。(同材同溫總電勢(shì)為0)只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。材料確定后，熱電勢(shì)大小只與熱電偶兩端溫度有關(guān)。如使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)。當(dāng)前12頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1熱電效應(yīng)1.2熱電偶的熱電勢(shì)1.3熱電偶回路的性質(zhì)1.4

熱電偶測(cè)量電路1.5熱電偶冷端補(bǔ)償課程內(nèi)容CourseContents當(dāng)前13頁(yè)，總共19頁(yè)。1.4

熱電偶測(cè)量電路1)測(cè)量單點(diǎn)溫度的基本測(cè)溫線路熱電偶顯示儀表連接導(dǎo)線2)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間溫差的測(cè)溫線路當(dāng)前14頁(yè)，總共19頁(yè)。1.4

熱電偶測(cè)量電路3)測(cè)量平均溫度的測(cè)溫線路4)若干熱電偶共用一臺(tái)儀表的測(cè)量線路當(dāng)前15頁(yè)，總共19頁(yè)。1.1熱電效應(yīng)1.2熱電偶的熱電勢(shì)1.3熱電偶回路的性質(zhì)1.4熱電偶測(cè)量電路1.5

熱電偶冷端補(bǔ)償課程內(nèi)容CourseContents當(dāng)前16頁(yè)，總共19頁(yè)。1.5

熱電偶的冷端補(bǔ)償1.熱電偶的冷端處理與溫度補(bǔ)償熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)

溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度0℃為依據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。方法：

冰點(diǎn)槽法計(jì)算修正法補(bǔ)正系數(shù)法零點(diǎn)遷移法冷端補(bǔ)償器法軟件處理法當(dāng)前17頁(yè)，總共19頁(yè)。1.5熱電偶的冷端補(bǔ)償2.計(jì)算修正法用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算例用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出TH=21℃,查分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)