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熱電偶原理

時(shí)間:2016-10-9閱讀:2326
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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(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)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(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(也稱為測(cè)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(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。其大小僅與熱電極材料及兩端溫度有關(guān),與熱電極長(zhǎng)度、直徑無關(guān)。

 

熱電偶回路中熱電動(dòng)勢(shì)的大小,只與組成熱電偶的導(dǎo)體材料和兩接點(diǎn)的溫度有關(guān),而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān)。當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后,熱電動(dòng)勢(shì)便是兩接點(diǎn)溫度tt0。的函數(shù)差 。

 

這一關(guān)系式在實(shí)際測(cè)溫中得到了廣泛應(yīng)用。因?yàn)槔涠?/span>t0恒定,熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)只隨熱端(測(cè)量端)溫度的變化而變化,即一定的熱電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)著一定的溫度。我們只要用測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)的方法就可達(dá)到測(cè)溫的目的[1]  。

 

 

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(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。

 

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí),只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同,熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測(cè)溫時(shí),可接入測(cè)量?jī)x表,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后,即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端,通過引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí),冷端的(環(huán)境)溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。與測(cè)量?jī)x表連接用補(bǔ)償導(dǎo)線。

 

熱電偶冷端補(bǔ)償計(jì)算方法:

從毫伏到溫度:測(cè)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(cè)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。

 

 

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