熱電偶測(cè)溫原理

一直以來(lái)，熱電偶都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)?lái)熱電偶的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。

一、熱電偶測(cè)溫原理

熱電偶測(cè)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(shí)，如果兩端的溫度不同，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這種效應(yīng)來(lái)測(cè)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(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體的材料和兩端的溫度有關(guān)。通過(guò)測(cè)量這個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)，就可以間接地得出溫度。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，通常需要對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償。這意味著在測(cè)量時(shí)，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(cè)量結(jié)果。

熱電偶測(cè)溫的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，可以快速測(cè)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(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域。不同的熱電偶類(lèi)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(jiàn)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(chēng)為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱(chēng)為測(cè)量端)，另一端叫做冷端(也稱(chēng)為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

熱電偶實(shí)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(shì)測(cè)量溫度，對(duì)于熱電偶的熱電勢(shì)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題：

1、熱電偶的熱電勢(shì)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(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無(wú)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(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢(shì)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(shì)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(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。

三、熱電偶的使用壽命

熱電偶的劣化是一個(gè)量變過(guò)程，對(duì)其定量很困難，它將隨熱電偶的種類(lèi)、直徑、使用溫度、氣氛和時(shí)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(guò)允許誤差。

①裝配式熱電偶的壽命

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)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(dòng)勢(shì)的變化范圍。但是，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)使用壽命有規(guī)定，只有在計(jì)量部門(mén)判定不合格時(shí)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(shí)際使用時(shí)，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(chǎng)合下，保護(hù)管的壽命決定了熱電偶?jí)勖?。?duì)熱電偶的實(shí)際使用壽命的判斷，必須是通過(guò)長(zhǎng)期收集、積累實(shí)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(duì)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(diǎn)，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(jiǎn)單，但是，使用中不注意仍然會(huì)產(chǎn)生較大測(cè)量誤差。本文主要通過(guò)對(duì)使用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，詳細(xì)探討了測(cè)溫點(diǎn)的選擇、熱電偶的插入深度、響應(yīng)時(shí)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(wèn)題，對(duì)提高測(cè)量精度，延長(zhǎng)熱電偶使用壽命有一定幫助。

最后，小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對(duì)熱電偶已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)，最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。