热电偶基础知识介绍(课堂PPT)

2019/11/18
第四章 非电量的电测技术
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一、 先热看一电个实偶验—的—热测电偶温工作原原理理演示
热电极A
热电极B
左端称为：
测量端（工
A
作
（参考端、 冷端）
B
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
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第四章 非电量的电测技术
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从实验到理论：热电效
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第四章 非电量的电测技术
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通过以上演示得出结论——有
关热电偶热电势的讨论 将两种不同的导体（或半导体）A、B组合成闭合回路。
若两结点处温度不同，则回路中将有电流流动，即回 路中有热电动势存在。
此电动势的大小除了与材料本身的性质有关以外,还决 定于结点处的温差，这种现象称为热电效应或塞贝克 效应。
A
＋
T
自 由 B电 子
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EAB (t)

kt ln e
NAt NBt
eAB(T)
k：波尔兹曼常数；
e：单位电荷电量；
NAT 、 NBT ： 温 度 为 T 时 , 导 体 A 、 B 的自由电子密度。
第四章 非电量的电测技术
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（二）温差电动势
温度标志着物质内 部大量分子无规则 运动的剧烈程度。 温度越高，表示物 体内部分子热运动 越剧烈。
EA（t，t0）=UAt-UAt0
EA (t, t0 ) U At
U At0

k e
t

t0
1 N At
d (N At ,t) dT dt
考虑：如果同一导体各点温度相同，即t＝t0，则回路总电

使用适当的固定装置将 热电偶固定在测量点上 ，确保热电偶不会松动
或移动。
热电偶的维护与保养
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03
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检查热电偶状态
定期检查热电偶的状态，包括 是否有松动、损坏或污染等情
况。
清洁热电偶
定期使用适当的清洁剂清洁热 电偶，去除污垢和污染物。
校准热电偶
根据需要，定期对热电偶进行 校准，确保其准确性和可靠性
当两种不同金属导体A和B组成闭合回路时，如果 两接点处温度不同，则在回路中产生热电动势， 形成热电流，这就是热电效应。
当测量端与被测物体接触，并受到热量作用时， 热电偶产生的热电动势与温度呈线性关系，通过 测量参考端温度和已知的热电动势值，即可计算 出测量端的温度。
热电偶的种类和特性
热电偶有多种类型，如镍铬-镍硅、 铜-康铜、铁-康铜等，每种类型都有 其特定的测温范围和特点。。Fra bibliotek更换热电偶
如发现热电偶有损坏或性能下 降，应及时更换。
热电偶的故障排除
检查信号传输
检查热电偶的信号传输是否正 常，如发现异常应及时处理。
检查连接线路
检查热电偶的连接线路是否松 动或损坏，如有问题应及时修 复。
检查参考端温度
确保热电偶的参考端温度稳定 ，如发现异常应及时处理。
寻求专业帮助
如无法排除故障，应寻求专业 人员的帮助。
CHAPTER 03
热电偶在各领域的应用
工业领域的应用
自动化生产控制
热电偶在工业自动化生产控制中起到关键 作用，用于监测和控制各种工业设备的温 度，确保生产过程的稳定性和产品质量。
化学工业过程控制
在化学工业中，热电偶用于监测化学反应 温度，控制化学反应过程，保证产品质量

镍铬—镍硅热电偶的热电势率比铂铑10 —铂热电偶的大4～5倍，而且温度和热电势关系 较近似于直线关系。
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5．镍铬—康铜热电偶(分度号E)
这是贱金属热电偶，测温范围为一200～900℃，热电极直 径为0．3～3．2mm。直径不同，最高使用温度也不同，以 直径3．2mm为例，长期使用最高温度为750℃，短期使用 最高可达900℃。
标准化文件对同一型号的标准化热电偶规定了统一 的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差。
标准化热电偶具有统一的分度表。
对于同一型号的标准化热电偶具有互换性，使用十 分方便。
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1．铂铑10——铂热电偶(分度号s)
贵金属热电偶，直径通常钓为0．5mm，它长期使用的最高温度可达 1300 ℃ ，短期使用可达1600℃。这种热电偶的复制性好，测量准确 度高，宜在氧化性及中性气氛中长期使用，在真空中可短期使用，
低温时的热电势很小．因此冷端在50℃以下使用时，可不必进行冷端温 度补偿。
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4．镍铬——镍硅(镍铬——镍铝)热电 偶(分度号K)
贱金属热电偶，热电极直径一般为0．3～3．2 mm， 直径不同，它的最高使用温度也不 同。以直径3．2mm为例，它长期使用的最高温度为1200℃，短期测温可达1300℃。
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如图3—5所，利用热电偶测温 时，只要热电偶连接显示仪表 的两个接点的温度相同，那么 仪表的接入对热电偶的热电势 没有影响。
而且对于任何热电偶接点，只 要它接触良好，温度均一，不 论用何种方法构成接点，都不 影响热电偶回路的热电势。
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热电偶的基本定律
1、中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，
只要其两端的温度相等，该导体的接入就 不会影响热电偶回路的总热电动势。
mV
A
T01
A
t01
T
T
B
T02
B
t02
(a)插入中间导体
(b)应用电路
图2-3-2 热电偶插入中间导体示意图
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2、中间温度定律 在热电偶测量电路中，热端温度为t，冷
端温度为t0，中间温度为t1,则（t,t0）的热 电动势等于（t,t1）与（t1，t0）热电动势 的代数和。 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。
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热电偶基本定律
（1）如果热电偶两种电极材质相同，则无论 两接点的温度如何，总电动势始终为零。
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热电偶主要用来测量中高温，它的测温范 围大，适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区 的温度测量。
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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。
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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。
薄膜型热电偶采用真空镀膜技术，由两种 金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电 偶，其结构示意图如图所示。适用于微小 面积上的表面温度的测量以及快速变化的 表面温度的测量。
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测量CPU散热片的温度应选用（ C ）型的 热电偶