热电偶基础知识介绍..43页PPT

冰瓶中为冰水 Ux=27.3mV，再求t x。
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混合物，接线 2020/8/26
三、仪表机械零点调整法
用 螺丝刀 调节仪 表面板 上的 “机械 零点”， 使指针 指到气 机械零点 指温针t02被0（20/8/预26图调到室温（40 C ） 可补偿冷端损失41
四、电桥补偿法
XT-WBC热电 偶 冷端补偿器
2020/8/26
几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线分析
哪几种热电 偶的测温上限较 高？
哪一种热电 偶的灵敏度较高？
哪一种热电 偶的灵敏度较低？
哪几种热电 偶的线性较差？
为什么所有的曲线均过原点（零度点）？20
2020/8/26
热电偶的分度表
——热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法
我国从1991年开始采用国际计量委员会规 定的“1990年国际温标”（简称ITS-90）的新 标准。按此标准，制定了相应的分度表，并且 有相应的线性化集成电路与之对应。
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计算修正法举例
K热电偶 测温电路中，
热电极 A、B 直接焊接在钢
板上，A ’ 、B’
为补偿导线， Cu为铜导线，
求：1）冰瓶的温度t 2；2）将热电极直 接焊在钢板上是应用了热电偶的什么定
已知接线盒1 律？3）当Ux=29.9mV时，估算被测点温
的温度t1=40℃，度度t上x 升；到4）与如接果线冰盒瓶1的中温的度冰相完同全，融此化时，的温
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红外温度计
2020/8/26
激光瞄准
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热电偶测温的主要优点
1、它属于自发电型传感器：测量 时可以不需外加电源，可直接驱动动圈 式仪表；
2、测温范围广：下限可达-270C ， 上限可达1800C以上；

测量CPU散热片的温度应选用（ C ）型的 热电偶
A.普通
B.铠装 C.薄膜
标准热电偶
目前工业上常用的4种标准热电偶的组成材料为： （1）铂铑30—铂铑6热电偶（WRLB）（分度号为B
型）， 测温范围0～1800℃ 这种材料组成的热电偶的熔点高，可用于较高
温度的测量，误差小，一般适用于较为精密的温 度测量。但它热电动势小，不能用于金属蒸汽和 还原介质中。
3、标准电极定律
只要测得标准电极与各种金属组成的热电
偶的热电动势，则任何两种电极配对组合 成的热电偶的热电动势就可根据标准电极 定律定律计算出，而不需要逐个测定。
热电偶测温原理
热电动势的大小与热电极A、B的长度和直 径无关，只与热电极的材料和冷、热两端 的温度有关。如果热电极的材料选定，冷 端的温度t0确定，那么热电动势就只与热端 温度t有关，所以可以通过测量热电动势的 大小得到热端的温度值，这就是热电偶测 温度的工作原理。
围大，适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区 的温度测量。
热电偶测温原理
热电效应和热电动势 热电偶是利用热电效应的原理制成的。
热电效应和热电动势
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的两个交接点t和 t0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， 也称塞贝尔效应。
1、热电偶传感器是将（温度）变化量转变为微 小的（电动势）变化量，经放大后用来控制执行
机构的。
2、热电偶是利用（ 热电 ）效应制成的，热电 动势由（接触 ）电势和（ 温差 ）电势组成。
3、（ C ）的数值越大，热电偶的输出热电动 势就越大。
A.热端直径

缺点
优点：
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。
热端
接线盒保护套管 绝缘套管 热电偶丝
热电偶分类及安装
分类（按结构分）
2、铠装热电偶 铠装热电偶是由金属套管、绝缘材料和热电极经拉伸加工而成 的坚实组合体，其结构如图所示。套管材料有铜、不锈钢及镍基高 温合金等。热电偶与套管之间填满了绝缘材料的粉末，目前采用的 绝缘材料绝大部分为氧化镁。套管中的热电极有单丝的、双丝的和 四丝的，彼此之间互相绝缘 。
热电偶是什么？
热电偶是什么
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。
热电偶温度计以热电偶作为感温元件，一般用于测量500℃以上的高温，长 期使用时其测温上限可达1300℃，短期使用时可达1600℃，特殊材料制成的 热电偶可测量的温度范围为2000～3000℃。如电厂生产过程中的主蒸汽温度、 过热器管壁温度、烟气高温等都是采用热电偶来测量的。 热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护 和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量。
热电偶的基本定律
中间温度定律
热电偶A、B在接点温度为t1、t3时的热电势等于热电偶A、B在接点温度分 别为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和，即
EAB（t1，t3）＝EAB（t1，t2）＋EAB（t2，t3）

T KT n AT KT0 n AT0 E AB T , T0 ln ln B A dT T0 e nBT e nBT0
nAT\nAT0 —— 导体 A 在接点温度为 T 和 T0 时的电子密度
nBT\nBT0 —— 导体 B 在接点温度为 T 和 T0 时的电子密度 σA\σB —— 导体 A 和 B 的汤姆逊系数
T T0
中间导体定律——将A、B构成的热电偶的t0端断开，接入 第三种导体C，并使A与C和B与C的接点温度均为t0，则接
入后对热电偶回路中的总电势没有任何影响。
实际意义——可以在热电偶回路中引入各种仪表或连接导 线，只要保证加入导体两端温度相等（例：加入测量电势 的仪表）
7—1热电偶 （二）标准电极定律
7—1热电偶
KT nA ln 接触电势的大小表示为： e AB T e nB
e——电子电荷， e =1.6×10-19C K——玻耳兹曼常数，K=1.38×10-23J/K
（二）温差电势
温差电势——单一导体中，两端温度不同，两端间产生的电势
自由电子在高温端有较大的动能，向低温端扩散 高温端失去电子带正电荷，低温端得到电子带负电荷 形成一个静电场，阻碍电子的继续扩散，达到动态平衡 形成稳定电位差，即温差电势
用 EAB（T，T0）表示
热电极 热电偶
热端 （工作端） 冷端 （自由端）
7—1热电偶
两种导体的接触电势 热电偶回路中 产生的热电势
+
单一导体的温差电势
（一）接触电势
不同的金属材料其自由电子密度不同，当两种不同的金属导 体接触时，在接触面上会产生电子扩散，扩散速率与接触区的温 度成正比。
设导体自由电子密度分别为nA 和nB，且nA > nB 则由A扩散到B的电子比由B扩散到A的电子多 导体A失去电子带正电荷，导体B获得电子带负电荷 形成静电场，阻碍电子的继续扩散，达到动态平衡 形成稳定电位差，即接触电势