第三章 热电偶温度测量

热电偶测温度原理热电偶是一种常用于测量温度的传感器。

它基于"热电效应"——即当两种不同材料的接触处存在温度差时，会产生电势差，这个现象被称为"热电效应"。

热电偶的原理就是利用这种热电效应来测量温度。

热电偶由两种不同材料的金属丝或导线组成，这两种金属丝被称为"热电对"。

常见的热电对有K型、T型、J型等。

两种金属丝的一端焊接在一起形成测温点，即所要测量的温度点。

另一端接在一个显示或记录仪器上。

当测温点的温度发生变化时，热电对的接触处会产生温差，从而引起电势差。

这个电势差可以通过测量电压的大小来得到。

根据不同类型的热电对，其电势差-温度曲线也不同。

因此，需要根据热电对的类型选择合适的温度电动势-温度关系表来进行温度计算。

具体来说，假设热电对的导线为金和铂，当温度发生改变时，由于金和铂的热膨胀系数不同，导致它们的长度变化也不同，从而形成一个电势差。

这个电势差可以通过连接到外部电路上的伏特计测量得到。

热电偶的测温原理可用一个简单的电路来解释。

假设存在一个理想热电偶，并将其两端连接到一个测量设备上，这个设备能够测量电势差。

当热电偶的两端分别处于不同的温度下时，热电对之间会产生一个电势差。

这个电势差将会导致一个电流通过测量设备。

根据欧姆定律，电流的大小与电势差成正比。

因此，通过测量电流的大小，我们可以推算出热电偶的电势差大小。

由于热电偶的测温原理是基于温差，因此测量的温度包括两个方面：测量对象的温度和参考温度。

通常情况下，参考温度会被设定为一个固定值，例如0或25。

在这种情况下，我们只需要测量温度物体的温度并利用热电偶的电势差-温度关系表进行温度计算。

为了提高热电偶的测量精确度，还需要考虑一些因素，例如温度漂移、电磁干扰等。

温度漂移是指由于热电对材料或接口的变化，导致热电对电势差发生变化。

而电磁干扰则是指来自外部电磁场的干扰，会影响热电对的电势差测量结果。

热电偶测量温度的原理及方法热电偶是一种常用的测量温度的方法，它利用了热电效应来实现温度的测量。

热电偶由两种不同材料的金属丝组成，称为热电对。

这两种金属丝分别被连接到一个电路中，形成一个闭合回路。

当一个热电偶的两端分别被加热和冷却时，两个接点之间会产生一个电动势，这个电动势与温度间有一定的关系，从而可以通过测量电动势来确定温度。

在测量温度的过程中，热电偶的原理主要包括热电效应和热电势的测量。

热电效应是指当两个不同材料的热电对受热或冷却时，两个接点之间会产生一个电势差。

这是由于两种金属之间的电子迁移产生的热电效应。

当一个接点受热时，热能会使接点附近的电子获得更高的动能，并朝着冷却的接点迁移，从而形成了一个电势差。

这个电势差称为热电势。

热电势的测量可以通过测量闭合回路中的电流来实现。

热电偶的两端被连接到一个电压计，当两个接点产生热电势时，闭合回路中会有一个电流通过。

这个电流的大小与热电偶的热电势成正比，从而可以通过测量电流来确定温度。

热电偶在温度测量中有许多优点。

它们具有快速响应的特性，可以实时测量温度的变化。

热电偶具有较宽的测量范围，可以在不同的温度范围内进行准确的测量。

热电偶具有较小的体积，可以方便地应用于各种环境。

在使用热电偶进行温度测量时，需要注意一些因素。

热电偶的两个接点必须被正确地连接到电路中，以确保测量的准确性。

热电偶的两个接点之间的温度差异不应过大，否则会影响热电势的测量。

热电偶的响应时间与其直径和长度有关，需要根据实际情况选择合适的热电偶。

总结起来，热电偶是一种常用的测量温度的方法，它利用热电效应实现温度的测量。

热电偶的原理包括热电效应和热电势的测量，通过测量闭合回路中的电流来确定温度。

热电偶具有快速响应、宽测量范围和较小体积等优点，但在使用时需要注意接点连接和温度差异的影响。

通过了解和应用热电偶的原理和方法，我们可以准确地测量温度，并为相关领域的研究和工作提供有价值的数据和信息。

个人观点和理解方面，我认为热电偶是一种非常实用的温度测量方法。

热电偶测量温度的原理
热电偶是一种常用的测量温度的传感器，它利用热电效应的原理进行测量。

下面就让我们来分步骤了解一下热电偶测量温度的原理。

首先，我们需要了解热电效应的原理。

热电效应是指当两种不同金属连接起来形成一个闭合回路时，当回路中有一个区域的温度不同于其他区域时，回路两端产生的电势差就是热电势，即热电效应。

其次，我们需要知道热电偶的基本组成。

热电偶由两种不同金属的导线焊接在一起构成，其中一根导线被称为热电偶的“热端”，另一根导线被称为热电偶的“冷端”。

接着，我们需要了解热电偶测量温度的原理。

当热电偶的热端和冷端分别接触到不同温度的物体时，由于热电效应的原理，两端之间会产生一个电势差（热电势）。

利用热电势的大小和温度之间的线性关系，我们就可以通过测量热电偶的电势差，推算出热端和冷端所接触的物体温度的差值，从而得到被测温度。

最后，我们需要注意热电偶的使用细节。

由于热电偶的热端需要直接接触被测温度的物体，因此热电偶的使用需要注意物体表面的状况（尽量平整、洁净），以保证测量精度。

此外，热电偶的范围和精度也需要根据实际测量需求选择合适的型号。

总体而言，热电偶测量温度的原理简单易懂，并且测量精度较高，因此被广泛应用于各个领域的温度测量中。

热电偶温度测量方法1、补偿导线在一定温度范围内，与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的导线称为补偿导线。

若与所配用的热电偶正确连接，其作用是将热电偶的参比端延伸到远离热源或环境温度较恒定的地方。

使用补偿导线的优点：①改善热电偶测温线路的机械与物理性能，采用多股或小直径补偿导线可提高线路的挠性，接线方便，也可以调节线路的电阻或屏蔽外界干扰；②降低测量线路的成本。

当热电偶与仪表的距离很远时，可用贱金属补偿型补偿导线代替贵金属热电偶。

在现场测温中，补偿导线除了可以延长热电偶参比端，节省贵金属材料外，若采用多股补偿导线，还便于安装与铺设；用直径粗、电导系数大的补偿导线，还可减少测量回路电阻。

采用补偿导线虽有许多优点，但必须掌握它的特点，否则，不仅不能补偿参比端温度的影响，反而会增加测温误差。

补偿导线的特点是：在一定温度范围内，其热电性能与热电偶基本一致。

它的作用只是把热电偶的参比端移至离热源较远或环境温度恒定的地方，但不能消除参比端不为0℃的影响，所以，仍须将参比端的温度修正到0℃。

补偿导线使用时的注意事项如下：①各种补偿导线只能与相应型号的热电偶匹配使用；连接时，切勿将补偿导线极性接反；②补偿导线与热电偶连接点的温度，不得超过规定的使用温度范围，通常接点温度在100 ℃以下，耐热用补偿导线可达200℃；③由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此两连接点温度必须相同，否则会产生附加电势、引入误差；④在需高精度测温场合，处理测量结果时应加上补偿导线的修正值，以保证测量精度。

2、参比端处理我们经常使用的热电偶分度表，都是以热电偶参比端为0℃条件下制作的。

在实验室条件下可采取诸如在保温瓶内盛满冰水混合物（最好用蒸馏水及用蒸馏水制成的冰），并且，保温瓶内要有足够数量的冰块，保证参比端为0℃（值得注意的是，冰水混合物并不一定就是0℃，只有在冰水两相界面处才是0℃）。

或利用半导体制冷的原理制成的电子式恒温槽使参比端温度保持在0℃。

热电偶测温原理
热电偶是一种常用的温度传感器，它利用两种不同金属的导电性能差异产生的热电动势来测量温度。

热电偶测温原理基于热电效应，即当两种不同金属连接成回路时，若两个连接点处于不同温度，就会在回路中产生热电动势，这种现象被称为热电效应。

热电偶的测温原理主要依赖于两个基本规律，温差电动势规律和温度与电动势的关系规律。

首先，根据温差电动势规律，热电偶的工作原理是利用两个不同金属导线连接成回路后，当两个连接点处于不同温度时，就会在回路中产生热电动势。

这是因为金属导体中的自由电子在受热后运动加剧，导致电子在两种金属导体之间形成电子云，从而产生热电动势。

这个热电动势的大小与金属种类、温度差异以及连接点材料的特性有关。

其次，根据温度与电动势的关系规律，热电偶的工作原理是利用热电动势与温度之间的线性关系来测量温度。

一般来说，热电偶的电动势与温度呈线性关系，可以通过标定曲线将电动势与温度一一对应起来，从而实现温度的测量。

热电偶测温原理的核心在于利用热电效应产生的热电动势来测量温度，其测温范围广、响应速度快、结构简单、价格低廉等特点，使其在工业生产中得到广泛应用。

在实际应用中，我们需要注意热电偶的选型、安装位置、温度补偿等因素，以确保测温的准确性和稳定性。

总的来说，热电偶测温原理是基于热电效应的，利用热电动势与温度之间的线性关系来实现温度的测量。

通过合理选型和使用，热电偶可以在工业生产中发挥重要作用，帮助我们实现对温度的准确监测和控制。

实验三热电偶与热电阻的温度测量一、实验目的：1、了解热电偶测量温度的原理与应用。

2、了解热电偶冷（自由）端温度补偿的原理与方法。

3、了解热电阻的测温原理与特性。

二、实验原理：将两种不同的金属丝组成回路，如果二种金属丝的两个接点有温度差，在回路内就会产生热电势，这就是热电效应，热电偶就是利用这一原理制成的一种温差测量传感器，置于被测温度场的接点称为工作端，另一接点称为冷端(也称自由端)，冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0℃、25℃的模拟温度场。

热电偶是一种温差测量传感器。

为直接反映温度场的摄氏温度值，需对其自由端进行温度补偿。

热电偶冷端温度补偿的方法有：冰水法、恒温槽法、自动补偿法、电桥法，常用的是电桥法(图3-2)，它是在热电偶和测温仪表之间接入一个直流电桥，称冷端温度补偿器，补偿器电桥在0℃时达到平衡(亦有20℃平衡)。

当热电偶自由端(a、b)温度升高时(>0℃)热电偶回路的电势Uab下降，由于补偿器中PN结呈负温度系数，其正向压降随温度升高而下降，促使Uab上升，其值正好补偿热电偶因自由端温度升高而降低的电势，达到补偿目的。

热电阻用于测温时利用了导体电阻率随温度变化这一特性，对于热电阻要求其材料电阻温度系数大，稳定性好、电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用的有铂电阻和铜电阻，热电阻阻值Rt与温度t的关系为：Rt=R0(1+At+Bt2)本实验采用的是Pt100铂电阻，它的R0=100Ω，A=3.9684×10-2/℃，B=5.847×10-7/℃2，铂电阻采用三线连接法，其中一端接二根引线主要为了消除引线电阻对测量的影响。

三、需用器件与单元：K型、E型热电偶、温度源、温度控制仪表、温度控制测量仪（9000型）。

温度传感器实验模板、冷端温度补偿器、直流±15V、外接+5V电源适配器。

Pt100铂热电阻。

四、实验步骤：1、将热电偶插到温度源两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装在一个护套内），K型热电偶的自由端接到主控箱面板上温控部分的Ek端，用它作为标准传感器，配合温控仪表用于设定温度，注意识别引线标记，K型、E型及正极、负极不要接错。

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，如果对接点a加热，那么，a,b两接点的温度就会不同，温度不同，就会有电流产生，使得接在电路中的电流表发生偏转。

热电偶温度测量步骤说明书前言：热电偶是一种常用的温度测量设备，利用温度和电压的线性关系进行测量，广泛应用于工业生产和科学研究领域。

本说明书将详细介绍热电偶温度测量的步骤和操作要点，以帮助用户正确、准确地使用热电偶进行温度测量。

I. 器材准备在进行热电偶温度测量之前，首先要确保以下器材准备齐全：1. 热电偶：选择适合测量温度范围的热电偶，并检查其外观是否完好。

2. 测温仪表：使用符合要求的数字温度计或其他温度测量仪表，确保其稳定性和准确性。

3. 连接线：选用符合要求的热电偶连接线，连接端子牢固可靠。

II. 步骤说明1. 确定测量位置：根据实际需求，确定热电偶的测量位置。

注意选择位置避开可能影响测量准确性的因素，如辐射热源、振动源等。

2. 清洁准备：使用干净、柔软的布或纱布将测量位置进行清洁，确保无尘、无油污等污染物存在。

3. 连接热电偶：将热电偶的接头插入测量位置，确保插头与测量物体紧密接触。

注意避免弯曲或拉伸热电偶连接线，避免产生测量误差。

4. 连接测温仪表：将测温仪表的热电偶输入端与热电偶连接线的接线端子相连，确保接触良好。

5. 仪器校准：在进行真实温度测量之前，对测温仪表进行校准，确保其准确性。

可采用标准温度源进行对比校准，或根据仪表说明书进行校准操作。

6. 测量读数：打开测温仪表的电源，观察读数稳定后记录温度值。

注意及时记录读数，避免温度变化导致测量误差。

III. 注意事项1. 安全性：在进行热电偶温度测量时，要注意安全操作，避免触电、火灾等可能出现的危险情况。

2. 精度要求：根据实际需求，选择合适的热电偶和测温仪表，以满足精度要求。

注意不同型号的热电偶和仪表可能具有不同的测量误差范围。

3. 温度范围：在使用热电偶进行温度测量时，要注意选择适合的温度范围，避免超出热电偶的工作范围造成损坏。

4. 环境干扰：避免热电偶受到周围环境的干扰，如强磁场、电磁辐射等，以保证测量的准确性。

5. 维护保养：定期检查热电偶和测温仪表的状态，确保其正常工作。

热电偶用于温度测量电路1.1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：1111012L 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：11101200561O 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，最后，编制并调试实验程序，程序中将读到的A/D 转换结果(数字量)通过查表转换成温度值在显示器上显示。

热电偶测量温度的原理
热电偶是一种常用的温度测量装置，它基于热电效应的原理进行温度测量。

热电偶由两种不同金属组成的导线材料组成，两端形成一个热电结。

根据热电效应的原理，当两个不同金属材料形成一个闭合回路时，如果两个接点处温度不同，就会在回路中产生一种称为热电势的电动势。

这种热电势与接触处的温度差有关。

具体而言，热电偶的工作原理是利用两种不同金属的热电势差来测量温度。

一般情况下，热电偶的工作原理可归纳为两个重要方面：热电效应和温度-电势关系。

首先是热电效应。

当两种不同金属材料在接触处温度不同时，不同材料之间会存在电势差，称为热电势。

这个热电势是由于两种金属的电子云在温度不同的条件下具有不同的能带结构所导致的。

其次是温度-电势关系。

根据热电效应的原理，热电偶通过测量两个接点处温度差来计算物体的温度。

由于不同金属材料的热电势与温度之间存在一定的关系，可以通过测量产生的电压来推导出温度。

在热电偶的实际应用中，常常将其中一个金属材料作为参考电极，将温度相对于参考电极的电压作为测量温度的依据。

这样可以减小测量误差，并使测量结果更加可靠。

总的来说，热电偶的工作原理是基于热电效应，通过测量两种金属之间的热电势差来计算温度。

通过选择合适的金属材料组合和准确测量电压，可以得到精确的温度测量结果。

热电偶测温热电偶温度测量方法是一种基于热电效应原理的常见温度测量技术，广泛应用于工业控制系统、石油化工、电力、冶金等领域。

以下是有关热电偶测温的详细说明：1.原理热电效应原理基于不同金属在热电偶接点处形成温差时产生的微小电压信号。

当两种不同金属的导线焊接在一起形成热电偶时，两端温度不相等时会产生微小的电压信号。

该电压信号与温度之间存在线性关系，通过测量电压信号的大小即可推算出温度。

2.热电偶的种类根据不同金属材料，常见的热电偶类型包括K型、J型、T型等。

这些不同类型的热电偶适用于不同的测量范围和环境条件，满足各种需求。

3.优点热电偶温度测量方法具有以下优点：宽温度测量范围：热电偶可测量范围从-200℃到2300℃的温度。

快速响应时间：响应时间通常在几百毫秒以内，适用于实时或迅速变化的温度测量。

稳定性：具有良好的稳定性和抗振动能力，适用于各种工业环境。

经济实用：制造成本低，易于安装和维护。

4.使用注意事项在使用热电偶进行温度测量时，需要注意以下事项：保护管的选择：根据测量环境选择适当的保护管材料，以防止被测介质的腐蚀或损坏。

温度补偿：由于热电偶本身温度补偿能力较差，需要选择适当的补偿电缆和补偿装置，提高测量准确度。

精度校验：定期对热电偶进行校验，确保测量结果准确。

环境干扰：避免将热电偶安装在有干扰源的位置，如强电磁场、高频电磁辐射等。

热电偶温度测量方法是一种可靠、灵活且经济实用的温度测量技术，为各行各业提供了可靠的温度监测手段。

在使用时，合理选择热电偶类型、保护措施，并遵循使用注意事项，将有助于提高测量的准确性和稳定性。