熱電偶工作原理

熱電偶的工作原理基于物理學(xué)中的賽貝克效應(yīng)，即當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路時(shí)，如果兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。

熱電偶通常由兩種不同材料的導(dǎo)體組成，當(dāng)熱電偶的兩個(gè)端點(diǎn)溫度不同時(shí)，這兩個(gè)端點(diǎn)之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熱電勢差，這個(gè)熱電勢差可以通過電壓表進(jìn)行測量，從而將熱能轉(zhuǎn)換成電能用于溫度測量和控制。熱電偶的測溫范圍通常在-200℃至+2000℃之間，不同的金屬線材組合可以適應(yīng)不同的測溫范圍。

在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶的冷端通常需要保持一定的溫度，以減少環(huán)境溫度變化對(duì)測量結(jié)果的影響。熱電偶廣泛用于工業(yè)控制領(lǐng)域中的溫度測量和控制，例如在石油化工領(lǐng)域監(jiān)測管道溫度，確保管道的正常運(yùn)行和安全性。熱電偶的工作原理是：1、當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。2、熱電動(dòng)勢由兩部分電動(dòng)勢組成，一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢

熱電偶作為溫度測量儀表中常見的測溫元件，它直接測量溫度，在把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢信號(hào)，通過儀器儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。雖因工作需求的不同外形極不相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管接線盒等主要部分組成

一、工作原理

熱電偶是將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱點(diǎn)效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。而直接作為測量溫度的一端叫做工作端，另一端叫冷端。冷端直接連接儀器儀表或配套設(shè)備，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢。

二、常見種類

常見的電熱偶分為標(biāo)準(zhǔn)型電熱偶與非標(biāo)型電熱偶兩大類。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。

三、熱電偶誤差分析

正確使用熱電偶不但可以準(zhǔn)確得到溫度數(shù)值，還可提高熱電偶使用壽命。減少材料消耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量。但在使用過程中不可避免產(chǎn)生誤差。熱電偶產(chǎn)生誤差有三方面原因：

安裝不當(dāng)引入的誤差

熱電偶的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電偶，插入的深度至少為保護(hù)管直徑的8~10倍。熱電偶的保護(hù)管和被測物孔壁之間應(yīng)用絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流從而影響熱電偶測量準(zhǔn)確性。

絕緣變差而引入的誤差

熱電偶在惡劣環(huán)境下，保護(hù)管和導(dǎo)線污垢過多致使與孔壁絕緣不良，不僅會(huì)引起熱電勢的損耗而且還會(huì)引入干擾，由此引發(fā)測量誤差。

熱惰性引入的誤差

熱電偶的熱惰性指在測量時(shí)儀器無法準(zhǔn)確的顯示被測物溫度變化，在快速測量時(shí)這種誤差尤為突出，所以在需要精準(zhǔn)控溫時(shí)采用鉑材料制作，保護(hù)管直徑較細(xì)的熱電偶，或者在許可環(huán)境下不用保護(hù)管。由于測溫存在滯后性，用熱電偶檢測出的溫度波動(dòng)振幅較被測物振幅小。熱電偶波動(dòng)振幅越小，溫度滯后越大(被測物溫度與測得溫度差異越大)。為了準(zhǔn)確測量溫度，使用導(dǎo)熱性能好的材料以外，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管也能改善電熱偶滯后性，但保護(hù)套管的改變易導(dǎo)致熱電偶的損壞，在使用過程中應(yīng)及時(shí)校正與更換。

四、選擇方法

在常規(guī)工業(yè)生產(chǎn)中，被測對(duì)象極其復(fù)雜，應(yīng)在熟悉被測對(duì)象、掌握各種熱電偶特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)測量要求、使用環(huán)境、溫度的高低等正確地選擇熱電偶。

選擇熱電偶因綜合考慮下列因素：

①、被測物溫度范圍

②、所需響應(yīng)時(shí)間

③、連接電類型

④、熱電偶或保護(hù)套管材料的抗化學(xué)腐蝕能力

⑤、抗磨損或抗振動(dòng)能力

⑥、安裝及限制要求

1、熱電偶的工作原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。

2、熱電偶只有兩根線，一根正極，一根負(fù)極。但是也有雙芯熱電偶，其引出線為四根線。因此，有三根線且其中兩根顏色一樣，肯定為熱電阻，有兩根引線且標(biāo)有正負(fù)極的為熱電偶，如果是兩根線無明顯標(biāo)志和四根線時(shí)，無法確認(rèn)是熱電阻和熱電偶，這時(shí)候可以采用萬用表進(jìn)行判斷。

3、熱電偶冷端補(bǔ)償計(jì)算方法：從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對(duì)應(yīng)毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度;從溫度到毫伏：測量出實(shí)際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度。

熱電偶是一種能將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。

其主要應(yīng)用于溫度測量、控制和傳輸領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、石油化工、電力設(shè)備、冶金、煤礦安全等領(lǐng)域。

熱電偶的工作原理基于熱電效應(yīng)，也就是當(dāng)兩個(gè)不同種類的金屬或半導(dǎo)體連接起來時(shí)，一個(gè)閉合電路中會(huì)形成一個(gè)溫差，從而產(chǎn)生一個(gè)微小的電壓。

這種溫差產(chǎn)生的電壓就是熱電勢，通過測量熱電勢的大小可以推測出被測物體的溫度。

熱電偶一般由兩種不同的金屬線材組成，常見的有銅/銅鎳合金、鐵/常鋁合金、鉻/常鋁合金等。

這兩種金屬線材通過焊接處連接起來，形成一個(gè)閉合回路。

當(dāng)熱電偶的兩端溫度不同時(shí)，由于金屬的特性，熱電偶兩端的電壓會(huì)發(fā)生變化。

為了提高熱電偶的靈敏度和測量精度，常會(huì)在金屬線材的連接處焊接成一個(gè)熱敏電勢焊點(diǎn)。

這樣可以使得熱敏電勢焊點(diǎn)處的溫度變化更加敏感，從而提高了熱電偶的測溫精度和響應(yīng)速度。