热电偶的原理、结构、选型及常见故障和原因、解决方法等
一、热电偶测温原理
两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应,该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶，导体A、B称为热电极。两个接点，一个称热端，又称测量端或工作端，测温时将它置于被测介质中;另一个称冷端，又称参考端或自由端，它通过导线与显示仪表相连。
电偶体结构图
接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。两种导体接触时，自由电子由密度大的导体向密度小的导体扩散，在接触处失去电子一侧带正电，得到电子一侧带负电，扩散达到动平衡时，在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。两接点的接触电势e AB(T)和e AB（T0）可表示为
式中：K——波尔兹曼常数； e——单位电荷电量；NAT、NBT和N AT0、N BT0——温度分别为T和T0时，A、B两种材料的电子密度。
温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正
电，低温端因获得多余的电子而带负电，因此，在导体两端便形成接触电势。
热电偶回路中产生的总热电势为
eAB(T, T0)=eAB(T)+eB(T,T0)-eAB(T0)-eA(T,T0)
在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为：eAB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)
对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即eAB(T,T0)=eAB(T)-c=f(T)
这一关系式在实际测量中是很有用的，即只要测出eAB（T，T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。
二、热电偶基本定律
1、均质导体定律:由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即如材料不均匀，当导体上存在温度梯度时，将会有附加电动势产生。这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。
2、中间导体定律：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后会不会影响回路中的热电势呢？中间导体定律说明，在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。
3、中间温度定律：在热电偶测温回路中，t c为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t, t0)等于热电偶AB在接点温度t、t c 和tc、t0时的热电势eAB(t, t c)和eAB(tc, t0)的代数和，即eAB(t,t0)=eAB(t,t c)+eAB(tc,t0
该定律是参考端温度计算修正法的理论依据，在实际热电偶测温回路中, 利用热电偶这一性质, 可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。
三、热电偶的结构形式
为了适应不同生产对象的测温要求和条件，热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。
1、普通型热电偶：普通型结构热电偶工业上使用最多，它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。
2、铠装型热电偶：铠装热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体，铠装热电偶的主要优点是测温端热容量小，动态响应快，机械强度高，挠性好，可安装在结构复杂的装置上，因此被广泛用在许多工业部门中。
3、薄膜热电偶：薄膜热电偶是由两种薄膜热电极材料用真空蒸镀、化学涂层等办法蒸镀到绝缘基板上而制成的一种特殊热电偶，薄膜热电偶的热接点可以做得很小（可薄到0.01～0.1μm），具有热容量小、反应速度快等特点，热响应时间达到微秒级，适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。
四、热电偶的补偿导线及冷端温度的补偿方法
当热电偶材料选定以后，热电动势只与热端和冷端温度有关。因此只有当冷端温度恒定时，热电偶的热电势和热端温度才有单值的函数关系。热电偶的分度表是以冷端温度0℃作为基准进行分度的，而在实际使用过程中，冷端温度往往不为0℃，所以必须对冷端温度进行处理，消除冷端温度的影响。
那么热端温度为t时，分度表所对应的热电势eAB(t, 0)与热电偶实际产生的热电势eAB(t,t0)之间的关系可根据中间温度定律得到下式：eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0)
由此可见，eAB(t0，0)是冷端温度t0的函数，因此需要对热电偶冷端温度进行处理。
1、热电偶补偿导线：在实际测温时，需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米远的控制室里的显示仪表或控制仪表，这样, 冷端温度t0比较稳定。热电偶一般做得较短，一般为350～2000mm，需要用导线将热电偶的冷端延伸出来。工程中采用一种补偿导线，它通常由两种不同性质的廉价金属导线制成，而且在0～100℃温度范围内，要求补偿导线和所配热电偶具有相同的热电特性。
2、冷端温度修正法：采用补偿导线可使热电偶的冷端延伸到温度比较稳定的地方，但只要冷端温度t0不等于0℃，需要对热电偶回路的测量电势值eAB（t，t0）加以修正。当工作端温度为t时，分度表所对应的热电势eAB(t,0)与热电
偶实际产生的热电势eAB(t,t0)之间的关系可根据中间温度定律得到下式：eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0)
由此可见，测量电势值eAB(t, t0)的修正值为eAB(t0, 0)。eAB(t0，0)是参考端温度t0的函数，经修正后的热电势为eAB（t，0），可由分度表中查出被测实际温度值t。
例如，用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0=30℃，测得热电势eAB（t，t0）为33.29mV, 求加热炉温度。
解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得eAB（30，0）1.203 mV。由式（15-13）可得eAB（t，0）= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV，由镍铬-镍硅热电偶分度表得t=829.5℃ 。
3、冷端0℃恒温法：在实验室及精密测量中，通常把冷端放入0℃恒温器或装满冰水混合物的容器中，以便冷端温度保持0℃，这种方法又称冰浴法。这是一种理想的补偿方法，但工业中使用极为不便。
4、冷端温度自动补偿法（补偿电桥法）：
补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压Uab作为补偿信号，来自动补偿热电偶测量过程中因冷端温度不为0℃或变化而引起热电势的变化值。补偿电桥由三个电阻温度系数较小的锰铜丝绕制的电阻r1、r2、r3及电阻温度系数较大的铜丝绕制的电阻r cu和稳压电源组成。补偿电桥与热电偶冷端处在同一环境温度，当冷端温度变化引起的热电势eAB(t,t0)变化时，由于r cu的阻值随冷端温度变化而变化，适当选择桥臂电阻和桥路电流，就可以使电桥产生的不平衡电压U ab补偿由于冷端温度t0变化引起的热电势变化量，从而达到自动补偿的目的。
4.1. 热电偶是工业上最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。其优点是：
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
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
4.2．热电偶的种类及结构形成
（1）热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用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。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶
铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。
S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。
S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶
铂铑13-铂热电偶（R型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铂，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。
R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当，在我国一直难于推广，除在进口设备上的测温有所应用外，国内测温很少采用。1967年至1971年间，英国NPL，美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究，其结果表明，R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好，我国目前尚未开展这方面的研究。
R型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
（B型热电偶）铂铑30-铂铑6热电偶
铂铑30-铂铑6热电偶（B型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（BP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为30%，含铂为70%，负极（BN）为铂铑合金，含铑为量6%，故俗称双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。
B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在0~50℃范围内热电势小于3μV。
B型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
（K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶
镍铬-镍硅热电偶（K型热电偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。
K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。
（N型热电偶）镍铬硅-镍硅热电偶
镍铬硅-镍硅热电偶（N型热电偶）为廉金属热电偶，是一种最新国际标准化的热电偶，是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点：K型热电偶在300~500℃间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800℃左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。正极（NP）的名义化学成分为：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，负极（NN）的名义化学成分为：Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用温度为-200~1300℃。
N型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜，不受短程有序化影响等优点,其综合性能优于K型热电偶,是一种很有发展前途的热电偶.
N型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。
（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶
镍铬-铜镍热电偶（E型热电偶）又称镍铬-康铜热电偶，也是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铬10合金，化学成分与KP相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钴，铁等元素。该热电偶的使用温度为-200~900℃。
E型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。E 热电偶还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。
E型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性较差。
（J型热电偶）铁-铜镍热电偶
铁-铜镍热电偶（J型热电偶）又称铁-康铜热电偶，也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，常被含糊地称之为康铜，其名义化学成分为：55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的锰，钴，铁等元素，尽管它叫康铜，但不同于镍铬-康铜和铜-康铜的康铜，故不能用EN和TN来替换。铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200~1200℃，但通常使用的温度范围为0~750℃
J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。
J型热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。
（T型热电偶）铜-铜镍热电偶
铜-铜镍热电偶（T型热电偶）又称铜-康铜热电偶，也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。它的正极（TP）是纯铜，负极（TN）为铜镍合金，常之为康铜，它与镍铬-康铜的康铜EN通用，与铁-康铜的康铜JN不能通用，尽管它们都叫康铜，铜-铜镍热电偶的盖测量温区为-200~350℃。
T型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,特别在-200~0℃温区内使用，稳定性更好，年稳定性可小于±3μV，经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。
T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
4.3．热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
热电偶冷端补偿原理
热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。
热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。
4.3.1.接触电势
两种均质导体A和B接触时，由于A和B中自由电子密度不同（设自由电子密度NA>NB)，导体A将通过接点向导体B进行自由电子扩散，则A失电子，B
积累电子，从而使接点两侧产生电位差，建立了静电场E，如图2-2所示，静电场E的存左将阻止自由电子继续扩散。当扩散力和电场力的作用相互平衡时。电子的扩散就相对停止，最终在接点两侧之间产生电势，此电势称为接触电势，用符号eAB(t)表示，其中t为接点处的温度，接触电势的大小与接触面温度t和两种导体的性质有关，方向如图2-2所示，由电子密度小的电极指向电子密度大的电极。
4.3.2.温差电势
因导体的自由电子密度会随温度升高而增大，因此当同一导体两端温度不同时(如图2-3所示)，温度高的一端自由电子密度将高于温度低的一端，因此在两端之间也会出现与接触电势中相似的自由电子扩散过程，最终在导体的两端间产生电位差，建立起电势，这种电势被称为温差电势，用符号eA(t，to)表示，其大小与导体两端温度t、to及导体性质有关，如图2-3所示由低温端指向高温端。为了便于分析问题，温差电势有时也写成下面的形式，即eA(t，to)=eA(t)-eA(to)。
4.3.3.热电势
综上所述，在图2-1所示的热电偶回路中，当t＞t0，NA＞NB时，回路内将产生两个接触电势eAB(t)和ｅAB(to)，两个温差电势eA(t，to)和eB(t，to)。各电势的方向如图中所示。
这时，回路的总电势，即热电势EAB(t，to)是这些接触电势和温差电势的代数和，即
EAB(t，to)= eAB(t) - eA(，to) - eAB(to) + eB(t，to)
= eAB(t)-[eA(t) - eA(to)] - eAB(to) + [eB(t) - eB(to)]
= [eAB(t) - eA(t) + eB(t)] - [eAB(tO) - eA(to) + eB(to)]
= fAB(t) – fAB(to)
由于温差电势比接触电势小，又t>tO，所以在总电势EAB(t，tO)中，接触电势eAB(t)所占百分比最大，故总电势EAB(t，to)的方向取决于eAB(t)的方向。又因A的电子密度大，所以A为正极，B为负极，在正热电极里，电势的方向由热端指向冷端。
上式表明，当两个热电极的材料选定后，热电势就是两个分别与接点温度有关的函数之差。如果冷端温度to保持不变，则fAB(to) = C(常数)，那么，EAB(t，to)=fAB(t) – C，热电势就与热端温度t成一一对应关系。因此，测得热电势EAB(t，to)，就可以确定被测温度t的数值，这就是热电偶测量温度的原理。
为了使用方便，标准化热电偶的热端温度与热电势之间的对应关系都有函数表可查。这种函数表是在冷端温度为0℃条件下，通过实验方法制定出来的，称为热电偶分度表。热电偶分度表可用于表达热电偶的热电特性。几种常用热电偶的分度表见附表1～附表5。应注意to不等于0℃时不能使用分度表由t直接查EAB(t，to)值，也不能直接由EAB(t，to)查t
五、热电偶的选型
技术参数
温度测量范围和允许误差
热电偶类别代号分度号测量范围℃允许偏差△t ℃
铂铑30—铂铑6 WRR B 0～800 ±1.5℃或±0.25%t
铂铑10—铂WRP S 0～1600 ±1.5℃或±0.25%t
镍铬－镍硅WRN K 0～1300 ±2.5℃或±0.75%t
镍铬－铜镍WRE E 0～800 ±2.5℃或±0.75%t
热响应时间
在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该变化的50%，所需
要的时间称为热响应时间，用t0.5表示
型号表示
WR□－□□□
W 温度仪表R 热电偶
□
热电偶材料R）铂铑30－铂铑6 P）铂铑10－铂
N）镍铬－镍硅
E）镍铬－铜镍
（镍铬－康铜）
□
安装固定形式1）无固定式装置式2）固定螺纹式
3）活动式法兰
4）固定法兰式
5）活动法兰角尺形式6）固定螺纹锥形
保护管式
□
接线盒形式2）防溅式3）防水式4）隔爆式
□
设计序号0）?16mm保护管
1）?25mm保护管（双层套管）2）?16mm高铝质管（单层套管）3）?20mm高铝质管
热电偶公称压力
一般是指在室温情况下保护管所能承受的静态外压而不破裂。实际上，容许工作压力不仅与保护管材料、直径壁厚有关，还与其结构形式，安装方法、置入深度以及被测介质的流速和种类等有关。
热电偶最小置入深度
应不小于其保护管外径的8～10倍（特殊产品例外）。
热电偶绝缘电阻（常温）
常温绝缘电阻的试验电压为直流500V±50V，测量常温绝缘电阻的大气条件为温度15～35℃，相对湿度45%，大气压力86～106kPa。
对于长度超过1米的热电偶它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积应不小于100MΩ。M。即Rr.L≥100 MΩ。M L＞1m式中：Rr－热电偶的长度，m
对于长度等于或不足1米的热电偶，它的常温绝缘电阻值应不小于100 M Ω
上限温度绝缘电阻
热电偶的上限温度绝缘电阻应不小于下表现定：
上限温度tm℃试验温度t℃电阻值，MΩ100≤tm＜300 t=tm 10
300≤tm＜500 t=tm 2
500≤tm＜850 t=tm 0.5
850≤tm＜1000 t=tm 0.08
1000≤tm＜1300 tm＞1300 t=tm
t=1300
0.02
0.02
备注：关于本型号具体技术要求（如长度、螺纹或法兰接等）可与公司
洽询。
压簧固定式热电偶
产品介绍
WRET-01型压簧固定式镍铬－铜镍热电偶通过压簧将热电偶端部与被测物的表面紧贴，以提高测量的可靠性和准确性。它与显示仪表等配套使用，可直接测量0～400℃范围内的温度。热电偶带有软性延长导线，可以自由弯曲，具有热响应时间小，使用方便等特点，适用于塑料出机、轻纺、食品等工业。WRET-01型热电偶的作用原理，分度特性及允许偏差，参比端（冷接点）温度补偿，以及与显示测量仪表的联接方法均与一般热电偶相同。WRET-01型热电偶的结构如图所示，由保护管，安装螺栓，锁紧卡套，弹簧及热电阻导线等组成。
型号分度号测量范围℃热响应时间t0.5 保护管材料
WRET-01 E（EA-2）0～400 ＜5
1Cr18Ni9Ti 不锈钢
规格连接螺拴L2mm 总长Lmm 保护管L1mm
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 30
30
30
30
30
30
30
35或70
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
60
60
60
60
60
60
60
二等标准铂铑10－铂热电偶
WRPB-230二等标准铂铑
10
－铂热电偶主要用于作为热电偶校验装置的标准热电偶，以及实验室用的精密测温热电偶。
技术参数
极性：正极为铂铑合金丝（含铂90%，铑10%），负极为纯铂丝。
铂丝在100℃和0℃时的电阻比值：R
100/R
＞1.3920
偶丝直径：?0.5mm
总长度约：1025mm
工作端光滑的圆球直径：? 1.2mm
热电偶的测量端温度为1084.88℃、参比端温度为0℃时热电势应为
10.575±0.030mmV
热电势的稳定性：在1084.00℃时不超过5μv
精度：不低于±1℃（锌点、锑点、铜点三固定点）
拱顶热电偶
WRP型拱顶热电偶是为了适应高炉拱顶温度的检测，而进行设计制造的新型热电偶。热电偶保护管选用进口Sic再结晶材料能够满足高炉测温的特殊要求。在构造上，有密封、耐振动、可以垂直安装和有快速装卸的法兰结构。
技术参数
分度号：S（铂铑10－铂）
测温范围：0～1300℃
公称压力：0.3MPa
热响应时间：t0.5＜360S
允许误差△t:±1.5℃或±0.25﹪t
规格长度：L×L:1400×1250、1750×1600mm
铠装热电偶
WREK、WRNK、WRCK系列铠装热电偶具有能弯曲、耐高温、热响应时间快和坚固耐用等特点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时，亦可以作为装配式热电偶的感温元件，它可以直接测量各种生产过程中从0℃～800℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。铠装热电偶的工作原理是由两种不同成份的导体两端经焊接，形成回路，直接测温端叫测量端，接线端叫参比端。当测量端和参比端存在温差时，就会在回路中产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示出热电偶所产生的热电动势的对应温度值。铠装热电偶的热电动势将随着测量端的温度升高而增长，热电动势的大小只和铠装热电偶导体材质以及两端温差有关，和热
电极的长度，直径无关。铠装热电偶的结构是由导体，绝缘氧化镁和1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管经多次拉制而成，铠装热电偶产品主要由接线盒，接线端子和铠装热电偶组成基本结构，并配以各种安装固定装置组成。铠装热电偶分绝缘式和接壳式两种。
测温范围和准确度
类别代号分度
号套管外
径mm
常用
温度℃
最高使用
温度℃
允许偏差△t
测量范
围℃
允差值
镍铬－铜
镍WREK E ≥?3600 700 0～700 ±2.5℃或±
0.75%t
镍铬－镍
硅WRNK K ≥?3800 900 0～900 ±2.5℃或±
0.75%t
铜－铜镍WRCK T ≥?3350 400 ＜-200 未作规定
-40
350
±0.75%t
铠装热电偶热响应时间
在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的50%，所需要的时间称为热响应时间，用t0.5表示
铠装热电偶热响应时间不大于下表的规定：
热响应时间t0.5S 接壳式绝缘式
套管直径（min）
2.0 0.4 0.5
3.0 0.6 1.2
4.0 0.8 2.5
5.0 1.2 4.0
6.0 2.0 6.0
8.0 4.0 8.0
绝缘电阻
当周围空气温度为20±15℃，相对湿度不大于80﹪时，绝缘型铠装热电
偶的偶丝与外套管之间的绝缘电阻值应符合下表规定。
套管直径mm 试验电压V-D.C 绝缘电阻MΩ.m
0.5～1.5 50±5 ≥1000
＞1.5 500±50 ≥1000
型号表示
WR□K－□□□□
W R □
测温元件
材料K □
安装固定形
式
□
接线盒形式
（自由端形
式）
□
工作端形式
□
多对
式
温度仪表热电
偶
N镍铬－镍
硅
E镍铬－铜
镍
C铜－铜镍
铠装
式
1无固定装置
式
2固定卡套螺
纹
3可动卡套螺
纹
4固定卡套法
兰
5可动卡套法
兰
0简易式
2防溅式
3防水式
8手柄式
8小接线盒式
9带补偿导线
1绝缘式
2接壳式
8接壳式（手柄
式）
9绝缘式（手柄
式）
3）3
对
4）4
对
5）5
对
6）6
对
备注：关于本型号具体技术要求（如长度、螺纹或法兰接等）可与公司洽询
隔爆型、本安型热电偶
工业用隔爆或本安型热电偶是一种温度传感器，在化学工业自控系统中应用极广，通过温度传感器，可将控制对象的温度参数变为电信号，传递给显示，记录和调节仪表，对系统实行检测，调节和控制。在化工厂，生产现场常伴有各种易燃、易爆等化学气体、蒸汽，如果使用普通热电偶非常不安全，极易引起环境气体爆炸。因此，在这些场合必须使用隔爆或本安型热电偶作温度传感器，本厂生产的隔爆或本安型热电偶产品适用在dIIBT4～dIICT6、ibIIBT4、iaIIBT4、iaIICT6温度组别区间内具有爆炸性气体危险的场所内。隔爆或本安型热电偶与装配式热电偶的结构、原理基本相同，所区别的是，隔爆或本安型产品接线盒（外壳）在设计上采用防爆特殊结构，接线盒用高强度铝合金压铸而成，并具有足够的内部空间，壁厚和机械强度，橡胶密封圈的热稳定性均符合国家防爆标准。所以，当接线盒内部的爆炸性混合气体发生爆炸时，其内压不会破坏接线盒，而由此产生的热能不能向外扩散－传爆。由于产品采用上述防爆特殊结构，使产品完全符合使用在dIIBT4至dIICT6、ibIIBT4、iaIIBT4、iaIICT6防爆类别范围内，只要用户严格遵守产品使用规则，产品就能达到可靠的防爆效果。
量程规格
型号分度号测量范围精度等级允许偏差△t ℃WRN、WRNK
WRN2、WRNK2
K 0～800℃II ±2.5℃或±0.75%t
WRE、WREK
WRE2、WREK2
E 0～600℃II ±2.5℃或±0.75%t
防爆类型和级组
防爆级组：dIIBT4或dIICT4 dIIBT6或dIICT6
本安级组：iaIIBT4或iaIICT4（多对式）iaIIBT6或iaIICT6（多对式）外壳防护等级：IP54
型号表示
隔爆型、本安型热电偶
WR□－□□OA
W R □测温元件材料□安装固定形式□接线盒形
式
O A
温度仪表热电
偶
E）镍铬－铜镍（康
铜）
K）镍铬－镍硅（镍
铬－镍铝）
2）固定螺纹
4）固定法兰
6）固定螺纹锥形
保护管
4）隔爆型、
本安型
设计序
号
改
形
序
号
隔爆型、本安型铠热电偶
WR□K－□□O
W R □测温元件材料K □安装固定
形式
□接线盒形式 O
温度仪表热电
偶
E）镍铬－铜镍（康铜）
K）镍铬－镍硅（镍铬
－镍铝）
铠装
形
2）固定螺纹
4）固定法兰
4）隔爆型、本
安型
设
计
序
号
六、六、热电偶常见故障原因及其处理方法
热电偶的基本知识—热电偶常见故障原因及其处理方法
表4-1热电偶常见故障原因及处理方法故障现象可能原因处理方法
热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）热电极短路
找出短路原因，如因潮湿所
致，则需进行干燥；如因绝
缘子损坏所致，则需更换绝
缘子
热电偶的接线柱处积灰，造成短路清扫积灰
补偿导线线间短路
找出短路点，加强绝缘或更
换补偿导线
热电偶热电极变质
在长度允许的发问下，剪去
变质段重新焊接，或更换新
热电偶
补偿导线与热电偶极性接反重新接正确
补偿导线与热电偶不配套更换相配套的补偿导线
热电偶安装位置不录或插入深度不
符合要求
重新按规定安装
热电偶冷端温度补偿不符合要求调整冷端补偿器
热电偶与显示仪表不配套
更抽热电偶或显示仪表使之
相配套
热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）热电偶与显示仪表不配套
更抽热电偶或显示仪表使之
相配套
补偿导线与热电偶不配套更换补偿导线使之相配套有直流干扰信号进入排除直流干扰
热电势输出不稳定热电偶接线柱与热电极接触不良将接线柱螺丝拧紧
热电偶测量线路绝缘破损，引起断
续短路或接地
找出故障点，修复绝缘
热电偶安装不牢或外部震动紧固热电偶，消除震动或采取减震措施
热电极将断未断修复或更换热电偶
外界干扰（交流漏电，电磁场感应
等）
查出干扰源，采用屏蔽措施
热电偶热电势误差大热电极变质更换热电极热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰
热电偶的正确使用
正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。安装不正确，热导率和时间滞后等误差，
它们是热电偶在使用中的主要误差。
1、安装不当引入的误差
如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测
温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。
2、绝缘变差而引入的误差
如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。
1. 火焰过长、过短 火焰过长是由于雾化蒸汽量小或油量大、通风量小而造成的。应适当开大雾化蒸汽或关小油门，加大通风量来解决。火焰过短是由于雾化蒸汽量大或油量小，通风量过大而造成，应适当关小雾化蒸汽或开大油门，降低通风量来解决。 2. 火焰颜色发红或发白 火焰发红是由于雾化蒸汽量小，或通风量不够而造成的。应适当开大雾化蒸汽和调节风量。火焰发白是由于雾化蒸汽量过大或油量过小、风量过大造成的，应适当关小雾化蒸汽或开大油量，降低风量。 3. 火焰发生回火或缩头 缩火是由于雾化蒸汽中带水，油中带水，雾化蒸汽量过大或者油温过低，炉膛温度过低。油压、汽压过低且波动不稳而造成的。应加温脱水，提高和稳定油压、汽压。回火是由于炉膛内有可燃气体存在或者负压挡板开度小，使炉膛成正压。有时点火时油门开得过猛进入炉内不能燃烧完全也能造成回火。对于燃料气火嘴回火多，是由于燃料气压力过低或者负压过大而造成，就应调整炉膛负压。 4．炉膛出现正压或负压过大 负压过大会造成空气大量漏入炉内，热效率降低。负压过大容易使炉管氧化爆皮而减少炉管寿命，应及时调整。 出现正压使炉子闷烧，易产生不安全现象，应及时调整使负压值达到标准。有时由于对流室吹灰效果不好，积灰结垢严重，也可能使炉膛出现正压，应及时加强吹灰措施，减少对流室阻力。 5．炉膛发暗 由于炉膛负压偏小或者供风不足火嘴雾化不好而造成，应及时调节，使火嘴燃烧完全，达到炉膛明亮。 6．烟气中氧含量过高 强制通风的炉子：烧油1.2 烧燃料气1.15 一般在完全燃烧时，氧含量与二氧化碳含量之和应在15～18%之间。 7．烟气中CO含量过高 主要是由于火嘴雾化不好，供风量不足所造成。若炉膛发暗，火焰发红或者烟囱冒黑烟时，烟气中必有CO必须调节，改善雾化条件，达到完全燃烧。 8．炉子负荷变动 在保证炉出口温度要求的前提下，炉膛四角的温度要随负荷的变化而缓慢均匀的变化，严禁急剧变化。炉子降量要根据降量幅度的大小，逐渐调节。 炉子提量要根据提量幅度的大小，调节燃料和空气，负压，以满足提量的要求。 9．烟囱冒黑烟 当炉进料量突然变化，或者仪表调节失灵，雾化蒸汽压力突然下降，供风不足使火嘴雾化不好时，烟囱会冒黑烟。有时炉管烧穿，管内油料外溢着火，烟囱也冒黑烟。
热电偶的原理及现象 一、实验目的：了解热电偶测温原理。 二、基本原理：1821年德国物理学家赛贝克（T?J?Seebeck）发现和证明了两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应（塞贝克效应）。 热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示，热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接 的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端， 也称热端；未焊接的一端处在温度T0称为自由端 或参考端，也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶 两根导线C是同样的材料，可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，并且有相应的分度表即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。热电偶一般用来测量较高的温度，应用在冶金、化工和炼油行业，用于测量、控制较高的温度。 本实验只是定性了解热电偶的热电势现象，实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它们封装在悬臂双平行梁上、下梁的上、下表面中，二个热电偶串联在一起，产生热电势为二者之和。 三、需用器件与单元：机头平行梁中的热电偶、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源；调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器；调理电路单元中的差动放大器；室温温度计（自备）。 四、实验步骤： 1、热电偶无温差时差动放大器调零：将电压表量程切换到2V档，按图21—2示意接线，检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底（增益为101倍），再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；再调节差动放大器的调零旋钮，使电压表显示0V左右，再将电压表量程切换到200mV档继续调零，使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。
热电偶工作原理及结构 检修岗位 1.懂工作原理 1.1热电偶测温原理 两种电子密度不同的导体构成闭合回路,如果两接头的温度不同,回路中就有电流产生,这种现象成为热电现象,相应的电动势成为温差电势或热电势,它与温度有一定的函数关系,利用此关系就可测量温度。 这种现象包含的原理有: 帕尔帖定理----不同材料结合在一起,在其结合面产生电势。汤姆逊定理---由温差引起的电势。 当组成热电偶的导体材料均匀时,其热电势的大小与导体本身的长度和直径大小无关,只与导体材料的成分及两端的温度有关。因此,用各种不同的导体或半导体可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。 1.2热电偶三大定律 均质导体定律 由单一均质金属所形成 之封闭回路，沿回路上每一 点即使改变温度也不会有电 流产生。亦即，E = 0。
由2种均质金属材料A 与B所形成的热电偶回路中，热电势E与接点处温度t1、t2的相关函数关系，不受A与B之中间温度t3与t4之影响。 中间金属定律 在由A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C，C之两端接合点之温度t3若为相同的话，E不受C插入之影响。 在由A与B所形成之热电偶回路，将A与B的接合点打开并插入均质的金属C 时，A与C接合点的温度与打开前接合点的温度相等的话，E不受C插入的影响。
如右图所示，对由A 与B所形成之热电偶插入第3之中间金属C，形成由A 与C、C与B之2组热电偶。接合点温度保持t1与t2的情况下，E AC + E CB = E AB。 中间温度定律 如右图所示任意数的异种金属A、B、C???G所形成的封闭回路，封闭回路之全体或是全部的接合点保持在相等的温度时，此回路的 E=0。
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是： ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1.热电偶测温基本原理 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。 2.热电偶的种类及结构形成 (1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用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。 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路; ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3.热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线
《自动检测技术及仪表》课程设计报告 热电偶温度计的测温原理、选型及其应用 学院： 班级： 姓名： 学号：
目录 一摘要 (3) 二热电偶温度计的测温原理 (3) 2.1 热电偶的测温原理 (3) 2.2 接触电势 (4) 2.3 温差电势 (4) 2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4) 三热电偶温度计的组成结构及其作用和特 (5) 3.1 热电偶温度计的组成结构 (5) 3.2 热电偶温度计的作用及特点 (6) 四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7) 4.1 均质导体定则 (7) 4.2 中间导体定则 (7) 4.3 连接导体和中间温度定则 (8) 五热电偶温度计的误差分析及选型 (8) 5.1 影响测量误差的主要因素 (8) 5.1.1插入深度 (8) 5.1.2响应时间 (9) 5.1.3热辐射 (10) 5.1.4冷端温度 (11) 5.2 热电偶温度计的选型 (11) 六现场安装及其注意事项 (13) 七总结 (13) 八参考文献 (15)
一、摘要 热电偶温度计是一种最简单﹑最普通，测温范围最广的温度传感器，是科研﹑生产最常用的温度传感器。在使用时不注意，也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题，详细探讨影响测量误差的主要因素：热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响；在使用时应该怎样选择热电偶温度计，以及使用时的一些安装注意事项，这对提高测量精度，延长热电偶寿命，都有一定的意义。 二、热电偶温度计的测温原理 热电偶温度计是一种感温元件 , 把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气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均质导体组成闭合回路 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产生电势，这种现象称为热电效应（或者塞贝克效应）。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°C 时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。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。 热电偶温度计测温原理图如图所示： 其中，T是热端、工作端或者测量端， T
实验五热电偶原理及现象实验 一、实验目的：了解热电偶测温原理。 二、基本原理： 两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应（塞贝克效应）。 热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示，热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接 的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端， 也称热端；未焊接的一端处在温度T0称为自由端 或参考端，也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶 两根导线C是同样的材料，可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0时，热电偶的输出电动势为0； 三、需用器件与单元：机头平行梁中的热电偶、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源；调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器；调理电路单元中的差动放大器；室温温度计（自备）。 四、实验步骤： 1、热电偶无温差时差动放大器调零：将电压表量程切换到2V档，按图21—2示意接线，检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底（增益为101倍），再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；再调节差动放大器的调零旋钮，使电压表显示0V左右，再将电压表量程切换到200mV档继续调零，使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。
图21—2 热电偶无温差时差动放大器调零接线示意图 2、将-15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，如图21—3所示。观察电压表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下电压表显示的电压值V。此电压值V为二个铜－康铜热电偶串联经放大100倍后的热电势。 图21—3 热电偶测温实验接线示意图 3、根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：E(t,to)=E(t,tn)+E(tn,to)计算热电势。 式中：t ------热电偶的热端（工作端或称测温端）温度。 tn------热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温。 to------0℃
1．热电偶测温基本原理 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。 A,B 两种导体，一端通过焊接形成结点，为工作端，位于待测介质。另一端接测温仪表，为参考端。为更好地理解下面的内容，我们将以上测温回路中形成的热电动势表示为EAB(T1,T0),理解为：A、B两种导体组成的热电偶，工作端温度为T1,参考端温度为T0，形成的热电动势为EAB(T1,T0)。 需要特别强调的是：热电偶测温，归根结底是测量热电偶两端的热电动势。测量仪表能够让我们看到温度数值，是因为它已经将热电动势转换成了温度。 图中，工作端温度T1, A、B与C、D连接处温度为T2，测量仪表端(参考端)温度为T0。 我们可以把总回路的总电动势E 分成两段热电动势的和，即A、B为一段，热电动势为EAB(T1,T2)，C、D为另一段，热电动势为ECD(T2,T0), 即： E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0) (热电偶中间导体定律) (1)
在上图中，如果C、D的材质和A、B完全一样，即C即为A，D即为B,相当于热电偶A、B 在T2(中间温度)处产生了一个连接点，此时，回路总电势为： E= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (热电偶中间温度定律) (2) 从式(2)我们可以看出，只要是相同的热电偶，中间产生了连接点，则总电势与连接点的温度(中间温度)无关，而只与工作端和参考端的温度有关。这正是我们希望得到的。我们在热电偶布线中，不需要考虑中间有没有连接点，也不需要考虑连接点的温度，而是和一根热电偶连接到介质和测量仪表一样。 再来比较式(2)和式(1)。如果我们能找到某种材料C、D，它能满足： ECD(T2,T0)= EAB(T2,T0) (3) 则式(1)成为： E= EAB(T1,T2)+ ECD(T2,T0)= EAB(T1,T2)+ EAB(T2,T0)= EAB(T1,T0) (4) 满足式(3)的材料C、D我们称为热电偶A、B的补偿导线。 式(4)还告诉我们，使用了补偿导线，我们将T2延伸到了T0，但最后我们的测量结果与T2无关，这样我们也可以理解为，因为我们使用了导线C、D，是它补偿了T2处连接所产生的附加电势，而使得我们最终测量不需要再考虑T2，这也是C、D为什么叫补偿导线的原因， 2．热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
实验3 热电偶原理及现象
实验3 热电偶原理及现象 实验目的：了解热电偶的原理及现象 实验原理：热电偶的基本工作原理是热电效应，当其热端和冷端的温度不同时，即产生电动势。通过测量此电动势就可以知道两端的温差。若将热电偶的冷端固定某一温度（一般为室温或0℃）则热电偶的热端温度即可知道，从而实现温度的测量。本次实验中，热电偶由两只铜－康铜热电偶串接而成，分别装在上、下梁表面。 所需单元及附件：－15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F／V表、加热器、热电偶（10Ω）、温度计（自备）、主副电源 旋钮初始位置：F／V表切换开关置2V档，差动放大器增益最大。 实验步骤： (1)了解热电偶原理：二种不同的金属导体互相焊接成闭合回路时，当两个接点温度不同时回路中就会产生电流，这一现象称为热电效应，产生电流的电动势叫做热电势。通常把两种不同金属的这种组合称为热电偶。具体热电偶原理参考教课书。 (2)了解热电偶在实验仪上的位置及符号，（参见
附录二）实验仪所配的热电偶是由铜＿康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。 (3) 按图2接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使F／V表显示零，记录下自备温度计的室温。 图2 （4）将－15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察F／V表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下F／V表显示的读数E。 （5）用自备的温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。（注意：温度计的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。
热电偶是工业上最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。其优点是： ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．热电偶测温基本原理 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，如图所示。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。 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 2．热电偶的种类及结构形成
（1）热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用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。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3．热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。 热电偶冷端补偿原理 热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。
热电偶的测温原理及热电势的注意问题 本文由https://www.doczj.com/doc/31329888.html,提供 热电偶是一种感温元件,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, 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。 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。 热电偶工作原理： 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，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。
热电偶的原理、结构、选型及常见故障和原因、解决方法等 一、热电偶测温原理 两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应,该电动势称为热电势。这两种不同材料的导体或半导体的组合称为热电偶，导体A、B称为热电极。两个接点，一个称热端，又称测量端或工作端，测温时将它置于被测介质中;另一个称冷端，又称参考端或自由端，它通过导线与显示仪表相连。 电偶体结构图 接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。两种导体接触时，自由电子由密度大的导体向密度小的导体扩散，在接触处失去电子一侧带正电，得到电子一侧带负电，扩散达到动平衡时，在接触面的两侧就形成稳定的接触电势。接触电势的数值取决于两种不同导体的性质和接触点的温度。两接点的接触电势e AB(T)和e AB（T0）可表示为 式中：K——波尔兹曼常数； e——单位电荷电量；NAT、NBT和N AT0、N BT0——温度分别为T和T0时，A、B两种材料的电子密度。 温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。同一导体的两端温度不同时，高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正
电，低温端因获得多余的电子而带负电，因此，在导体两端便形成接触电势。 热电偶回路中产生的总热电势为 eAB(T, T0)=eAB(T)+eB(T,T0)-eAB(T0)-eA(T,T0) 在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为：eAB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0) 对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即eAB(T,T0)=eAB(T)-c=f(T) 这一关系式在实际测量中是很有用的，即只要测出eAB（T，T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。 二、热电偶基本定律 1、均质导体定律:由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即如材料不均匀，当导体上存在温度梯度时，将会有附加电动势产生。这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。 2、中间导体定律：利用热电偶进行测温，必须在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后会不会影响回路中的热电势呢？中间导体定律说明，在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。 3、中间温度定律：在热电偶测温回路中，t c为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t, t0)等于热电偶AB在接点温度t、t c 和tc、t0时的热电势eAB(t, t c)和eAB(tc, t0)的代数和，即eAB(t,t0)=eAB(t,t c)+eAB(tc,t0 该定律是参考端温度计算修正法的理论依据，在实际热电偶测温回路中, 利用热电偶这一性质, 可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。 三、热电偶的结构形式 为了适应不同生产对象的测温要求和条件，热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。
1、2两点的温度不同时，回路中就会产生热电势，因而?就有电流产生，电流表就会?发生偏转，这一现象称为热?电效应（塞贝克效应），产生的电势、电流分别叫热电?势、热电流。 热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件。将不同材料的导体A、B接成闭合回路,接触测温点的一端称测量端,一端称参比端。若测量端和参比端所处温度t和t0 不同,则在回路的A、B之间就产生一热电势EAB(t，t0 ),这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。EAB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0 而变,这种回路称为原型热电偶。在实际应用中，将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。 第一节热电偶的测温原理 在1821年德国医生塞贝克在实验中发现热电效应以来，经珀尔帖、汤姆逊以及开尔文等科学家的大量研究，热电效应理论得到了不断的发展，并日趋完善。热电偶是热电效应的具体应用之一，它在温度测量中得到了广泛的应用，热电偶具有结构简单、容易制造、使用方便和测量精度高等优点。可用于快速测温、点温测量和表面测量等，但是热电偶也存在着不足的地方，如使用的参考端温度必须恒定，否则将歪曲测量结果；在高温或长期使用中，因受被测介质或气氛的作用（如氧化、还原等）而发生劣化，降低使用寿命。尽管如此，热电偶仍在工业生产和科研活动中起着举足轻重的作用。下面我们从三个热电效应的阐述中来讨论热电偶的测温原理。 一、塞贝克效应和塞贝克电势 热电偶为什么能用来测量温度呢？这就是从热能和电能的相互转化的热电现象说起。在1821年，塞贝克通过实验发现一对异质金属A、B组成的闭合回路（如图1-1）中，如果对
热电偶测温原理及其应用 重点 1、掌握热电偶测温原理 2、了解热电偶测量电路及其补偿方法 3、了解热电偶应用 一、热电偶简介 热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件. 它广泛用来测量 -200 ℃ ~1300 ℃范围内的温度，特殊情况下，可测至2800 ℃的高温或 4K 的低温。 它具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。 由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。 在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。 二、热电偶测温原理
1.定义: 由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。2. 测温原理 : 热电偶的测温原理基于热电效应。 将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温度不同时，如果 T ＞ T0（如上图 12-1热电效应），在回路中就会产生热电动势，在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为热电效应。 热电动势记为 E AB，导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的，测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。 接点 2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。 3.热电效应 导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由e AB (T) 与e AB (T0 )两个接触电势，又因为 T ＞ T0，在导体 A 和 B 中还各有一个温差电势。所以闭合回路总热电动势 E AB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即： 4.闭合回路总热电动势
对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数，即E AB( Ｔ, T 0 )= f ( T ) 。这就是热电偶测量温度的基本原理。 在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。 三、有关热电偶测温的基本原则 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积，长度以及温度分布如何均不产生热电动势。 如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关； 如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。 1、均质导体定则 : 2、中间导体定则: 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要两端的温度相等，该导体接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。
实验报告 热电偶特性及其应用研究 姓名： 学号： 班级:
热电偶特性及其应用研究 一、实验目的 1.了解电位差计的构造、工作原理及使用方法； 2.了解温差电偶的测温原理和基本参数； 3.测量铜—康铜热电偶的温差系数。 二、实验原理 1.电位差计的补偿原理 为了能精确测得电动势的大小，可采用图2.10.2所示的线路。其中是电动势可调节的电源。调节，使检流计指针指零，这就表示回路中两电源的电
动势、方向相反，大小相等。故数值上有(2.10.1) 这时我们称电路得到补偿。在补偿条件下，如果的数值已知，则即可求出。据此原理构成的测量电动势和电位差的仪器称为电位差计。 2.实际电位差计的工作原理 使用时，首先使工作电流标准化，即根据标准电池的电动势调节工作电流I。将开关K2合在S位置，调节可变电阻，使得检流计指针指零。这时工作电流I 在段的电压降等于标准电池的电动势，即(2.10.2) 再将开关K2合向X位置，调节电阻Rx，再次使检流计指针指零，此时有 这里的电流I就是前面经过标准化的工作电流。也就是说，在电流标准化的基础上，在电阻为Rx的位置上可以直接标出与对应的电动势(电压)值，这样就可以直接进行电动势(电压)的读数测量。 3. 温差电偶的测温原理 把两种不同的金属或不同成分的合金两端彼此焊接成一闭合回路，如图所示。 若两接点保持在不同的温度t和t0，则回路中产生温差电动势。温差电动势
的大小除了和组成热电偶的材料有关外，唯一决定于两接点的温度函数的差。一般地讲，电动势和温差的关系可以近似地表示成 这里t是热端温度，t0是冷端温度，c称为温差系数，其大小决定于组成电偶的材料。 三、实验所用仪器及使用方法 1.仪器：UJ31型电位差计、标准电池、光点检流计、稳压电源、温差电偶、冰筒、水银温度计、烧杯、控温实验仪等。 2.使用方法 UJ31型电位差计： (1)将K2置于“断”，K0置于“×1”档(或“×10”档，视被测量值而定)，分别接上标准电池、检流计、工作电源。被测电动势(或电压)接于“未知1”或“未知2”。 (2)根据温度修正公式计算出标准电池的电动势Es的值，调节Rs的示值与其相等。将K2旋至“标准”档，按下K1(粗)按钮，调节Rn1、Rn2、Rn3，使检流计指针指零，再按下K1(细)按钮，用Rn3精确调节至检流计指针指零。 (3)将K2旋至“未知1”(或“未知2”)位置，按下K1(粗)按钮，调节读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，使检流计指针指零，再按K1(细)按钮，细调读数转盘III使检流计指针精确指零。此时被测电动势(或电压)Ex等于读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上的示值乘以相应的倍率之和。 标准电池：
热电偶工作原理及结构检修岗位 1.懂工作原理 1.1热电偶测温原理 两种电子密度不同的导体构成闭合回路,如果两接头的温度不同,回路中就有电流产生,这种现象成为热电现象,相应的电动势成为温差电势或热电势,它与温度有一定的函数关系,利用此关系就可测量温度。 这种现象包含的原理有: 帕尔帖定理----不同材料结合在一起,在其结合面产生电势。 汤姆逊定理---由温差引起的电势。 当组成热电偶的导体材料均匀时,其热电势的大小与导体本身的长度和直径大小无关,只与导体材料的成分及两端的温度有关。因此,用各种不同的导体或半导体可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。 1.2热电偶三大定律 均质导体定律 由单一均质金属所形成 之封闭回路，沿回路上每一 点即使改变温度也不会有电 流产生。亦即，E = 0。 由2种均质金属材料A 与B所形成的热电偶回路中， 热电势E与接点处温度t1、 t2的相关函数关系，不受A 与B之中间温度t3与t4之影 响。 中间金属定律
在由A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C，C之两端接合点之温度t3若为相同的话，E不受C插入之影响。 在由A与B所形成之热电偶回路，将A与B的接合点打开并插入均质的金属C 时，A与C接合点的温度与打开前接合点的温度相等的话，E不受C插入的影响。 如右图所示，对由A 与B所形成之热电偶插入第3之中间金属C，形成由A与C、C与B之2组热电偶。接合点温度保持t1与t2的情况下，E AC + E CB = E AB。 中间温度定律
如右图所示任意数的异种金属A、B、C???G所形成的封闭回路，封闭回路之全体或是全部的接合点保持在相等的温度时，此回路的E=0。 如右图所示，A与B所形成之热电偶，两接合点之温度为t1与t2时之E为E12，t2与t3时之E为E13的话，E12 + E23 = E13。此时，称t2为中间温度。 以中间温度t2选择如0℃这样的标准温度，求得相对0℃任意的温度t1、t2、t3???tn之热电动势，任意两点间之热电动势便可以计算求得。 如右图所示，对于使用补偿导线之热电偶回路适用以上之观念。A与B为热电偶，C 与D为A、B用之补偿导线，M为数字电压计，计算后可得下面关系式： E = E AB (t1) － E AB (t3) 也就是说，M 所测定之电
热电偶种类及其工作原理 2008-9-12 常用的热电偶种类 热电偶的工作原理 什么叫热电偶？这就要从热电偶测温原理说起，热电偶是一种感温元件 , 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 , 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 Seebeck 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。 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，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。 【字体：大 热电偶的结构形式 2007-12-20 热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ·组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ·两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ·补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ·保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式。
热电偶的工作原理 热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。 热电偶工作原理： 热电偶是一种感温元件，热电偶由两种不同成份的均质金属导体组成，形成两个热电极端。温度较高的一端为工作端或热端，温度较低的一端为自由端或冷端，自由端通常处于某个恒定的温度下。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塞贝克电动势—热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。 热电偶温度测量由如图所示三部分组成： ⑴热电偶 ⑵毫伏测量电路或毫伏测量仪表 ⑶连接热电偶和毫伏测量电路的补偿导线与铜线 图1-1 热电偶温度测量电路：
图1-2 原理如图1-2所示，热电偶产生的毫伏信号经放大电路后由VT 端输出。它可作为A/D 转换接口芯片的模拟量输入。 第1级反相放大电路，根据运算放大器增益公式： 111101 2L L O U R U R U ?-=?-= 增益为10。 第2级反相放大电路，根据运算放大器增益公式： 1110 1200561O O O VT U RW R U R RW U V ?+-=?+-===）（ 增益为20。 总增益为200，由于选用的热电偶测温范围为0～200℃变化，热电动势0～10mV 对应放大电路的输出电压为0～2V 。 A/D 转换接口芯片最好用5G14433，它是三位半双积分A/D ，其最大输入电压为1999mV 和1999V 两档(由输入的基准电压VR 决定)。我们应选择1999V 档，这样5G14433转换结果(BCD 码)和温度值成一一对应关系。如读到的BCD 码为01、00、01、05，则温度值为101℃。因此，用5G14433 A/D 芯片的话，你可以将转换好的A/D 结果(BCD 码)右移一位(除以10)后直接作为温度值显示在显示器上。 如果A/D 转换芯片用ADC0809，则在实验前期，应先做两张表格：一、放大电路的输出电压和温度的对应关系，一一测量并记录下来制成表格；二、ADC0809的转换结果(数字量)和输入的模拟电压一一对应关系记录下来并制成表格，然后将这两张表格综合成温度值和数字值的一一对应关系表存入系统内存
中频感应加热炉在工业上的应用及其广泛，在热处理、调质、锻造透热等领域做出了大大小小的贡献。现在的中频感应加热炉，经过了很长时间的使用，从中出现的问题不断改善，现在的机械已经逐步的完善。但是在使用期间因为地理位置和人为因素的影响，以及厂家生产的问题，机械会出现一定的问题，这样后期的使用就会很麻烦。河北恒远电炉厂家在这里整理一些使用中常见的一些问题，希望在使用中出现问题可以给与一定的帮助。 中频感应加热炉常见问题 1.电气故障，中频感应加热炉, 就其故障发生的范围来说, 主要可分为二大块: 一是控制部分, 二是主电路, 即包括补偿电容器、感应器在内的谐振回路与水冷电缆及母排等部分。就故障的种类来说, 主要有过电流、过电压以及输出中频功率低等。 （1）启动变压器T 4 烧坏, 或T 4 的初级线圈的熔丝烧断, 以及启动接触器KM 2 触点未闭合或接触不良。启动变压器T 4 设计为短时工作制, 正常工作时间仅为几秒钟。如果连续多次启动则线圈严重发热。因此当KM 2 的主触头粘住或卡住时, T 4 的线圈很容易被烧坏。另外, 当T 4 初级线圈的熔丝9FU 熔断以及KM 2 主触点接触不良时, 都可使启动触发回路无电, 因而启动时中频柜无反应。 （2）启动控制回路的时间继电器1KT 常开延时闭合触点损坏或启动延时时间过长或过短。正常的延时时间为3～5s, 如果延时时间过短,则主电路上的整流桥无法及时补充负载回路及电抗器消耗的能量(此补充能量由启动时撞击产生) , 那么由撞击形成的衰减波很快趋向于零, 于是启动失败。如果延时时间过
长, 又会使启动电阻严重发热,而且还很可能使主电路的电流增长速度太快, 增长太大, 使换流时间拖得过长, 以至于超越了系统在这一阶段的换流能力, 启动也有可能不成功。另外, 如时间继电器常开延时闭合触点损坏, 控制极无电压, 则启动晶闸管V T 15 无法导通, 因而启动主回路晶闸管V T 11 因无触发脉冲也不能导通,就不可能有撞击衰减波产生, 也就不可能成功启动。