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熱電偶的定義與工作原理
日期：2025-01-18 09:06
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摘要：
什么是熱電偶？
兩種不同的導電材料A和B組成的閉合回路如圖5-1所示，用于對溫度進行測量的儀表，該組合就稱之為熱電偶。
熱電偶的主要優點和不足是什么？
熱電偶已成為目前溫度測量領域中應用*為廣泛的測溫儀表之一。
(1)其主要優點有
a.測量溫度范圍廣，可以在1K(-273^)~28001的溫度范圍內進行測量；
b.結構簡單，制造容易，使用、安裝和維修都很方便；
c.性能穩定,準確可靠；
d.熱慣性小，動態響應速度快；
e.可多點測量,可遠距離傳送,便于集中檢測和控制；
f.廣泛用于工業生產和科學研究領域的溫度測量
(2)其不足之處有：
a.使用中參考端必須是恒定的，否則會影響到測量的準確性；
b.在高溫或長期使用時，會受到工作介質或氣氛作用（如氧化、還原等），而發生劣化，降低使用壽命。
熱電偶的工作原理是什么？
由兩種不同的金屬或合金A和B加上測量儀表組成閉合回路如圖5-1所示，A，B稱為熱電極，A,B的焊接連接點1，稱為測量端，（也稱為工作端或熱端），另一端接點2稱為參考端（也稱為參比端）。)測溫時，將熱電偶的測量端置于被測溫場所，其參考端置于常溫下，然后通過導線與測量儀表連接。由于熱電偶兩端（1,2)所處的溫度不同，在熱電偶回路中，就有電動勢產生。用測量儀表測得電動勢的數值后,便可換算成相應的溫度或直接由測量儀表指示出被測溫度。
什么是熱電勢(塞貝克電勢）？
塞貝克電勢是德國醫生塞貝克于1821年發現并提出的。
當熱電極A,B相接觸的兩端所處的溫度不同時，例如和r。，則在回路中就有一定大小的電動勢產生，這個物理現象稱之為熱電效應或塞貝克效應。
這個在回路中由溫差而產生的電動勢稱為熱電勢或塞貝克電勢。
熱電勢用符號匕B(r,r0)表示它是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成的。
如果熱電偶回路的熱電勢用接觸電勢表示，那么■eAB(r，:r。）可用式(5-1)表本:五ab{T,T0)=EAIt(T)-Eab(Tq)式中jAB(r)——接點A,B在溫度r的分熱電勢；EM(T0)——接點A，B在溫度r。的分熱電勢。.式中應當注意到：
熱電偶測量的并不是測量端的溫度r,而是測量溫度差T-T0。—熱電偶分度表、熱電偶E-r特性曲線以及配熱電偶顯示儀表均是規定參考端溫度為0尤得到的。
什么是接觸電勢（珀爾帖電勢）？
珀爾帖電勢是法國鐘表匠珀爾帖于1834年發現并提出。由于金屬導體材料不同，金屬導體內部的自由電子密度是不同的。當兩種不同的金屬導體A和B接觸時，自由電子就會從密度大的金屬導體跑到密度小的金屬導體中，當達到動平衡狀態時，A,B間則形成一定的電位差，這就是接觸電勢，也稱為珀爾帖電勢。
接觸電勢的大小與兩不同金屬導體內的自由電子密度差異大小有關。
應當注意到：相同材料組成的接點，不論接點溫度是多少，均不會產生珀爾帖電勢，即珀爾帖電勢為0。
什么是溫差電勢（湯姆遜電勢）？
湯姆遜電勢是英國物理學家湯姆遜發現并提出。
當金屬導體兩端溫度不同時，自由電子密度大的髙溫端會向自由電子密度小的低溫端擴散。高溫端失掉一些電子帶正電形成高電位,低溫端因得到一些電子帶負電形成低電位，當達到動平衡狀態時,高、低溫端則形成一定的電位差，這就是溫差電勢，也稱為湯姆遜電勢。溫差電勢的大小與金屬導體的材料性質及兩端的溫度差大小有關，而與熱電極的幾何尺寸和熱電極中間溫度無關。
熱電偶產生熱電勢必須具備的條件是什么？
由熱電效應（或稱塞貝克效應）原理可知，熱電偶產生熱勢必須具備兩個條件：
(1)熱電偶的兩個電極必須使用兩種不同的（金屬）材料；
(2)熱電偶的兩端接點必須具備不同的溫度。
如何將測得的熱電勢轉換成要測的溫度？
可以看到:_測量儀表所測量到的僅是接點1，2之間的熱電勢,并不是接點1處的溫度。
要將接點1，2之間的熱電勢轉換成要測量的溫度，可用以下兩種方法:
(1)用熱電偶分度表進行查找。1不同型號的熱電偶有相對應的熱電偶分度表，只要從分度表上查找到測得的熱電勢值就能從分度表上查到對應的溫度值。:
(2)繪成熱電勢特性曲線或整理成數學公式（即內插公式），.這樣只要輸入測得的熱電勢值，就可以顯示出被測溫度值。以上也是熱電偶測量溫度的原理。
什么是熱電偶的分度表？
在對熱電偶進行檢定或測量中，用電測儀表測得的是熱電偶的熱電勢值（pV)，而不是溫度值（t)。這就需要將所測得的熱電勢值轉換成溫度值，熱電偶的分度表所起到的就是這個作用。
熱電偶的分度表是用來將測量的電動勢轉換為相應的被測溫度，還可反過來將溫度轉換成相應的熱電偶的熱電勢。
國家標準GB/T16839.1《熱電偶第1部分:分度表》，提供了8種標準化熱電偶的分度表,它們分別是：
(1)鉑銠13-鉬（R型）；
(2)鉑銠10-祐（S型）；
(3)鉑銠30-鉆銠6(B型）；
(4)鐵-銅鎳（J型）；
(5)銅-銅鎳（T型）；
(6)鎳鉻-銅鎳（E型）；
(7)鎳鉻-鎳鋁（K型）；
(8)鎳鉻硅-鎳硅（N型）。
這里有3點要加以說明：
a.該分度表的各表,參考端溫度均為Ot。.
b.表中的是指采用的是1990年的國際溫標,溫度單位是
c.表中£：/#，是指熱電勢（£)的單位是pV。
兩種不同的導電材料A和B組成的閉合回路如圖5-1所示，用于對溫度進行測量的儀表，該組合就稱之為熱電偶。
熱電偶的主要優點和不足是什么？
熱電偶已成為目前溫度測量領域中應用*為廣泛的測溫儀表之一。
(1)其主要優點有
a.測量溫度范圍廣，可以在1K(-273^)~28001的溫度范圍內進行測量；
b.結構簡單，制造容易，使用、安裝和維修都很方便；
c.性能穩定,準確可靠；
d.熱慣性小，動態響應速度快；
e.可多點測量,可遠距離傳送,便于集中檢測和控制；
f.廣泛用于工業生產和科學研究領域的溫度測量
(2)其不足之處有：
a.使用中參考端必須是恒定的，否則會影響到測量的準確性；
b.在高溫或長期使用時，會受到工作介質或氣氛作用（如氧化、還原等），而發生劣化，降低使用壽命。
熱電偶的工作原理是什么？
由兩種不同的金屬或合金A和B加上測量儀表組成閉合回路如圖5-1所示，A，B稱為熱電極，A,B的焊接連接點1，稱為測量端，（也稱為工作端或熱端），另一端接點2稱為參考端（也稱為參比端）。)測溫時，將熱電偶的測量端置于被測溫場所，其參考端置于常溫下，然后通過導線與測量儀表連接。由于熱電偶兩端（1,2)所處的溫度不同，在熱電偶回路中，就有電動勢產生。用測量儀表測得電動勢的數值后,便可換算成相應的溫度或直接由測量儀表指示出被測溫度。
什么是熱電勢(塞貝克電勢）？
塞貝克電勢是德國醫生塞貝克于1821年發現并提出的。
當熱電極A,B相接觸的兩端所處的溫度不同時，例如和r。，則在回路中就有一定大小的電動勢產生，這個物理現象稱之為熱電效應或塞貝克效應。
這個在回路中由溫差而產生的電動勢稱為熱電勢或塞貝克電勢。
熱電勢用符號匕B(r,r0)表示它是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成的。
如果熱電偶回路的熱電勢用接觸電勢表示，那么■eAB(r，:r。）可用式(5-1)表本:五ab{T,T0)=EAIt(T)-Eab(Tq)式中jAB(r)——接點A,B在溫度r的分熱電勢；EM(T0)——接點A，B在溫度r。的分熱電勢。.式中應當注意到：
熱電偶測量的并不是測量端的溫度r,而是測量溫度差T-T0。—熱電偶分度表、熱電偶E-r特性曲線以及配熱電偶顯示儀表均是規定參考端溫度為0尤得到的。
什么是接觸電勢（珀爾帖電勢）？
珀爾帖電勢是法國鐘表匠珀爾帖于1834年發現并提出。由于金屬導體材料不同，金屬導體內部的自由電子密度是不同的。當兩種不同的金屬導體A和B接觸時，自由電子就會從密度大的金屬導體跑到密度小的金屬導體中，當達到動平衡狀態時，A,B間則形成一定的電位差，這就是接觸電勢，也稱為珀爾帖電勢。
接觸電勢的大小與兩不同金屬導體內的自由電子密度差異大小有關。
應當注意到：相同材料組成的接點，不論接點溫度是多少，均不會產生珀爾帖電勢，即珀爾帖電勢為0。
什么是溫差電勢（湯姆遜電勢）？
湯姆遜電勢是英國物理學家湯姆遜發現并提出。
當金屬導體兩端溫度不同時，自由電子密度大的髙溫端會向自由電子密度小的低溫端擴散。高溫端失掉一些電子帶正電形成高電位,低溫端因得到一些電子帶負電形成低電位，當達到動平衡狀態時,高、低溫端則形成一定的電位差，這就是溫差電勢，也稱為湯姆遜電勢。溫差電勢的大小與金屬導體的材料性質及兩端的溫度差大小有關，而與熱電極的幾何尺寸和熱電極中間溫度無關。
熱電偶產生熱電勢必須具備的條件是什么？
由熱電效應（或稱塞貝克效應）原理可知，熱電偶產生熱勢必須具備兩個條件：
(1)熱電偶的兩個電極必須使用兩種不同的（金屬）材料；
(2)熱電偶的兩端接點必須具備不同的溫度。
如何將測得的熱電勢轉換成要測的溫度？
可以看到:_測量儀表所測量到的僅是接點1，2之間的熱電勢,并不是接點1處的溫度。
要將接點1，2之間的熱電勢轉換成要測量的溫度，可用以下兩種方法:
(1)用熱電偶分度表進行查找。1不同型號的熱電偶有相對應的熱電偶分度表，只要從分度表上查找到測得的熱電勢值就能從分度表上查到對應的溫度值。:
(2)繪成熱電勢特性曲線或整理成數學公式（即內插公式），.這樣只要輸入測得的熱電勢值，就可以顯示出被測溫度值。以上也是熱電偶測量溫度的原理。
什么是熱電偶的分度表？
在對熱電偶進行檢定或測量中，用電測儀表測得的是熱電偶的熱電勢值（pV)，而不是溫度值（t)。這就需要將所測得的熱電勢值轉換成溫度值，熱電偶的分度表所起到的就是這個作用。
熱電偶的分度表是用來將測量的電動勢轉換為相應的被測溫度，還可反過來將溫度轉換成相應的熱電偶的熱電勢。
國家標準GB/T16839.1《熱電偶第1部分:分度表》，提供了8種標準化熱電偶的分度表,它們分別是：
(1)鉑銠13-鉬（R型）；
(2)鉑銠10-祐（S型）；
(3)鉑銠30-鉆銠6(B型）；
(4)鐵-銅鎳（J型）；
(5)銅-銅鎳（T型）；
(6)鎳鉻-銅鎳（E型）；
(7)鎳鉻-鎳鋁（K型）；
(8)鎳鉻硅-鎳硅（N型）。
這里有3點要加以說明：
a.該分度表的各表,參考端溫度均為Ot。.
b.表中的是指采用的是1990年的國際溫標,溫度單位是
c.表中£：/#，是指熱電勢（£)的單位是pV。
