熱電偶測溫原理

一直以來，熱電偶都是大家的關(guān)注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在，小編將為大家?guī)頍犭娕嫉南嚓P(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請看下文。

一、熱電偶測溫原理

熱電偶測溫的原理基于塞貝克效應(yīng)，這是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合回路時，如果兩端的溫度不同，就會在回路中產(chǎn)生熱電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這種效應(yīng)來測量溫度的。熱電偶由兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體組成，其中一端(工作端或熱端)的溫度發(fā)生變化，另一端(自由端或冷端)保持恒定。當(dāng)工作端和自由端之間的溫度存在差異時，回路中就會產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生熱電動勢。這個熱電動勢的大小與導(dǎo)體的材料和兩端的溫度有關(guān)。通過測量這個熱電動勢，就可以間接地得出溫度。

在實際應(yīng)用中，為了提高測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，通常需要對熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償。這意味著在測量時，需要保持熱電偶的自由端(冷端)的溫度恒定，以避免由于環(huán)境溫度變化而影響測量結(jié)果。

熱電偶測溫的優(yōu)點是使用方便，可以快速測量不同溫度范圍的溫度。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研和實驗室等領(lǐng)域。不同的熱電偶類型使用不同的材料組合，以提供不同的溫度讀數(shù)和溫度范圍。例如，最常見的K型熱電偶使用鎳鉻合金和鎳鋁合金，適用于-50°C到+1300°C的溫度范圍。

二、熱電偶工作原理

兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當(dāng)兩個接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端)，另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題：

1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數(shù);

2、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);

3、當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

三、熱電偶的使用壽命

熱電偶的劣化是一個量變過程，對其定量很困難，它將隨熱電偶的種類、直徑、使用溫度、氣氛和時間的不同而變化。熱電偶的使用壽命是指熱電偶劣化發(fā)展到超過允許誤差。

①裝配式熱電偶的壽命

我國標(biāo)準(zhǔn)中僅對熱電偶的穩(wěn)定性有要求，即規(guī)定在某一溫度下經(jīng)200h使用前后熱電動勢的變化范圍。但是，尚未發(fā)現(xiàn)對使用壽命有規(guī)定，只有在計量部門判定不合格時才停止使用。轉(zhuǎn)包生產(chǎn)用的工作用廉金屬熱電偶一般只要求使用一次。在實際使用時，裝配式熱電偶通常有保護(hù)管，只有在特殊情況下才裸絲使用。因此，在多數(shù)場合下，保護(hù)管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實際使用壽命的判斷，必須是通過長期收集、積累實際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，才有可能給出較準(zhǔn)確的結(jié)果。

②鎧裝熱電偶的壽命

由于鎧裝熱電偶有套管保護(hù)與外界環(huán)境隔絕，因此套管材質(zhì)對鎧裝熱電偶的壽命影響很大，必須根據(jù)用途選擇熱電偶絲及金屬套管。當(dāng)材質(zhì)選定后，其壽命又隨著鎧裝熱電偶直徑的增大而增加。鎧裝熱電偶同裝配式熱電偶相比，雖有許多優(yōu)點，但很容易發(fā)生劣化。

熱電偶是在科研、工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度傳感器，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是，使用中不注意仍然會產(chǎn)生較大測量誤差。本文主要通過對使用中容易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)探討了測溫點的選擇、熱電偶的插入深度、響應(yīng)時間及熱輻射等產(chǎn)生誤差的主要原因，并指出熱電偶不均度、熱電偶使用中應(yīng)注意的問題，對提高測量精度，延長熱電偶使用壽命有一定幫助。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對小編來說都是莫大的鼓勵和鼓舞。希望大家對熱電偶已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識，最后的最后，祝大家有個精彩的一天。