I-1温度测量方法1

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1、温度的测量方法1温度的测量方法常用的温度测量方法有：1）热电偶；2）热电阻；3）热敏电阻；4）PN结及集成温度传感器；5）晶体振荡器；6）红外。2热电偶测温一、热电偶热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。（温度→电势）广泛地用于测量100℃—1300℃范围内的温度，也可以测量更高或者更低范围内温度。结构简单、使用方便、精度高、热惯性（热容量）小。3热电偶测温1、热电偶的基本原理（1）热电效应1823年，赛贝克（Seebeck）发现，在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中就要产生热电势，称为赛贝克电势。——这个物理现象称为热电效应。4热电偶测温如

2、图所示，两种不同材料A和B，两端连接在一起，一端温度为T，另外一端温度为T0（设T>T0）。这时在这个回路中将产生一个与温度T、T0以及导体材料性质有关的电势EAB(T,T0)。在测量技术中，把由两种材料构成的上述热电变换元件称为热电偶。A、B导体称为热电极；两个接点：一个为热端（T），又称为工作端。另一个为冷端（T0），又称为自由端或参考端。5热电偶测温实验证明：回路的总电势为：式中aAB为热电势率或者赛贝克系数。其值随热电极材料和两接点温度而定（即对于固定的热电偶也不是常数）。后来研究指出：热电效应产生的热电势EAB(T,T0)是由珀尔帖（Peltier）效应和汤姆逊（Tho

3、mson）效应引起的。6热电偶测温A、珀尔帖（Peltier）效应这样，A失去电子带正电，B得到电子带负电，直至在接触点处建立了强度充分的电场，能够阻止电子扩散从而达到平衡。两种不同金属的接触处产生的电势称为珀尔帖电势，又称为接触电势。其大小由两金属的特性和接触处温度决定。将同温度的两种不同的金属相互接触，如图所示。由于不同金属内自由电子密度不同，在两金属A、B的接触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。7热电偶测温根据电子理论：式中，k——波尔兹曼常数，其值为1.38×10-23J/KT，T0——接触处的绝对温度q——电子电荷量nA，nB—

4、—电极A、B的自由电子密度8热电偶测温由于与的方向相反，故回路的接触电势为：9热电偶测温B、汤姆逊（Thomson）效应假设在一均质棒状导体的一端加热，如图所示。则沿着次棒状导体有温度梯度，导体内自由电子将从温度高的一端向温度低的一端扩散，并在温度较低的一端集聚起来，使棒内建立一个电场。当电场对电子的作用力与扩散力相平衡时，扩散作用停止。电场产生的电势称为汤姆逊电势，或者温差电势。10热电偶测温当均质导体两端的温度分别是T、T0时，温差电势为：式中，为汤姆逊系数，它表示温差为1度时所产生的电势值。其大小与材料性质和导体两端的平均温度有关。11热电偶测温通常规定：当电流方向与导体温

5、度降低的方向一致时，取正值；当电流方向与导体温度升高的方向一致时，取负值。对于导体A、B组成的热电偶回路，当接点温度T>T0时，回路的温差电势等于导体温差电势的代数和，即上式表明，热电偶回路的温差电势只与热电极材料A、B和两接点的温度T、T0有关，而与热电极的几何尺寸和沿热电极的温度分布无关。如果两接点温度相同，则温差电势为零。12热电偶测温综上所述，热电极A、B组成的热电偶回路，当接点温度T>T0时，其总热电势为：——热端的分热电势；——冷端的分热电势。13热电偶测温由上可知，当两接点的温度相同时：无汤姆逊电势，。珀尔帖电势大小相等方向相反，所以。当两个相同的金属组成热电偶时，

6、两接点温度虽然不同，但是两个汤姆逊电势大小相等方向相反，而两接点处的珀尔帖电势皆为零，所以回路总电势仍为零。14热电偶测温1）如果热电偶两个电极的材料相同，两个接点的温度虽不同，不会产生电势；2）如果两个电极的材料不同，但是两接点温度相同，也不会产生电势；当热电偶的两个电极材料不同，且A、B固定后，热电势EAB（T,T0）便为热电偶热端温度T的函数。即当T0保持不变，即E(T0)为常数时，则热电势便是热电偶热端温度T的函数。热电势和热端温度T有单值对应关系，这就是热电偶测温的基本公式。15热电偶测温二、热电偶的基本定律对热电偶回路的大量研究工作中，对电流、电阻和电动势做了准确的测

7、量，已经建立了几个基本定律，这些定律都是通过试验验证的。A、均质导体定律两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电偶的直径、长度及热电极长度上的温度分布无关。只与热电极材料和两端温度有关。如果材质不均，则当热电极上温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计的测量误差。因此，热电材料的均质性时衡量热电偶质量的重要指标之一。16热电偶测温B、中间导体定律在热电偶回路中插入第三、第四……种导体时，只要插入导体的两端温度相等，且插入导体是均质的，则无论插入导体的温度分布如何，都不会影响原