热电偶工作原理及结构

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1、热电偶工作原理及结构　　热电偶是工业上较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,即两种不同成分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。　　作为工业测温中较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。　　其优点是：　　①测量精度高；②测量范围广；③构造简单，热电偶使用方便。　　热电偶测温基本原理　　热电

2、偶是一种感温元件,是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,再通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。　　热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,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电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。　　两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表

3、。　　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。　　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。　　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

4、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，

5、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。　　常用的热电偶材料有：　　热电偶分度号　　热电极材料　　　　正极　　负极　　S　　铂铑10　　纯铂　　R　　铂铑13　　纯铂　　B　　铂铑30　　铂铑6　　K　　镍铬　　镍硅　　T　　纯铜　　铜镍　　J　　铁　　铜镍　　N　　镍铬硅　　镍硅　　E　　镍铬　　铜镍　　热电偶的种类及结构　　一、种类：　

6、　热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。　　所谓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。　　二、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。　　常用热电偶丝材及其性能：　　１、铂铑10－铂热电偶（分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂；它的

7、特点是：　　（１）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；　　（２）精度高，它是在所有热电偶中，准确度等级较高的，通常用作标准或测量较高的温度；　　（３）使用范围较广，均匀性及互换性好；　　（４）主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。　　２、铂铑13－铂热电偶（分度号为Ｒ，也称为单铂铑热电偶）　　该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，

8、同S型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界，作为高温热电偶用得较多，而在中国，则用得较少；　　３、铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为Ｂ，也称为双铂铑热电偶）　　该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导