熱電偶探頭的有關原理

一，熱電偶/探頭是工業上最常用的溫度檢測元件之一。其優點是：

①測量精度高。因熱電偶/探頭直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

②測量范圍廣。常用的熱電偶/探頭從50~+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶/探頭最低可測到-269℃熱電偶/探頭熱電偶/探頭(如金鐵鎳鉻)，最高可達+2800℃(如鎢-錸)。

③構造簡單，使用方便。熱電偶/探頭通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

二，什么是熱電偶

熱電偶是一種感溫元件, 屬于溫度測量中的接觸式測溫。它能將溫度信號轉換成熱電勢信號，通過電氣測量儀表的配合，就能測量出被測的溫度。

三，熱電偶/探頭測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。就是所謂的塞貝克效應。熱電偶/探頭就是利用這一效應來工作的。

導體A和 B 稱為熱電極。溫度較高的一端 (T 〉叫工作端 ( 通常焊接在一起);溫度較低的一端 (To 〉叫自由端 ( 通常處于某個恒定的溫度下〉。根據熱電勢與溫度函數關系，可制成熱電偶分度表，分度表是在自由端溫度 To=0℃的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時, 只要該材料兩個接點的溫度相同,熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此, 在熱電偶測溫時, 可接入測量儀表, 測得熱電勢后, 即可知道被測介質的溫度。

從理論上講，任何兩種導體都可以配制成熱電偶，但實際上并不是所有材料都能制作熱電偶，故對熱電極材料必須滿足以下幾點：

(1) 熱電偶材料受溫度作用后能產生較高的熱電勢，熱電勢和溫度之間的關系**呈線性或近似線性的單值函數關系；

(2)能測量較高的溫度, 并在較寬的溫度范國內應用, 經長期使用后, 物理、化學性能及熱電特性保持穩定；

(3)要求材料的電阻溫度系數要小, 電阻率高, 導電性能好, 熱容量要小；

(4) 復現性要好，便于大批生產和互換, 便于制定統一的分度表；

(5) 機械性能好，材質均勻；

(6)資源豐富, 價格便宜。

四.熱電偶/探頭的種類及結構形成

(1)熱電偶/探頭的種類。常用熱電偶/探頭可分為：1，標準熱電偶/探頭；2，非標準熱電偶/探頭兩大類。

所謂用標準熱電偶/探頭是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶/探頭，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶/探頭在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶/探頭，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標準化熱電偶/探頭。我國從1988年1月1日起，熱電偶/探頭和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶/探頭為我國統一設計型熱電偶/探頭。

(2)熱電偶/探頭的結構形式為了保證熱電偶/探頭可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

①組成熱電偶/探頭的兩個熱電極的焊接必須牢固；

②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③補償導線與熱電偶/探頭自由端的連接要方便可靠；

④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

(3).冷端的溫度補償

由于熱電偶/探頭的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時)，而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶/探頭的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶/探頭補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶/探頭的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

在使用熱電偶/探頭補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶/探頭連接端的溫度不能超過100℃。

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