热电偶测温的原理-大鱼号登录入口

1热电偶的测温原理    
1.1测温原理
   将两种不同的导体或半导体连接成如图8.3.1所示的闭合回路，如果两个接点的温度不同(t> t0)，则在该回路内就会产生热电动势，形成回路电流。这种现象称为塞贝克热电效应。
 如图8.3.2所示，导体a、b称为热电极(a为正极，b为负极)，一端采用焊接或铰接的方法连接在一起，感受被测温度，称为热电偶的热端，又称测最端或工作端；另一端通过导线与显示仪表相连，称为热电偶的冷端，又称参比端或自由端。
 热电动势由温差电动势[ea(t，t0)和eb(t，t0)]及接触电动势[eab (t)和eab (t0)]组成，如图8.3-1所示。因温差电动势远小于接触电动势，则总电动势eab (t，t0)可取eab (t)的方向为正向，表示为
          eab(t，t0)= eab (t) eb(t，t0)- eab (t0)- ea(t，t0)    (8.3-1)
    接触电动势又称为珀耳帖电动势，其大小与接触点的温度以及导体中的自由电子密度有关，温度越高，接触电动势就越大；温差电动势又称为汤姆逊电动势；其大小与热电极两端的温差以及热电极的自由电子密度有关。
    在导体材料一定的情况下，回路中的热电动势仪随两个接点的温度变化而变化。如果将一端(参比端)的温度(t0)固定，回路中的热电动势就与另一端(测量端)的温度(t)成单值函数，即
           eab(t，t0)=f(t)-f(t0)= f(t)-c=σ(t)        (8.3-2)
因此，只要测出回路中的总电动势eab(t，t0)，就能求出被测温度t。
通常分度时，将热电偶的参比端温度t0固定在0"c。这样，就可将热电动势与温度的关系列成表格(即分度表)，或绘制成热电特性曲线，也可以整理成内插公式。
1.2热电偶的基本定律
  1．均质导体定律
   由一种均质导体(或半导体)组成的闭合回路，不论导体(或半导体)的截面和长度以及各处的温度如何，都不能产生热电动势。
    该定律说明，任何热电偶都必须由两种性质不同的导体构成。另外，若热电极材料是非均质的，相当于不同性质热电极构成的热电偶，将造成测量误差。
   根据政定律，可以检验两个热电极的材料成分是否相同(同名极法)，也可以检查热电偶材料的均匀性。
 2．中间导体定律
   如图8.3-3所示，在热电偶回路中加人第三种导体c，只要这第三种导体材料两端的温度相同，热电偶产生的热电动势就保持不变，即
              eabc(t，t0)= eabc(t，t0)            (8.3-3)
根据该定律，可以在热电偶同路中直接接人各种类型的显示仪表或控制器(见图8.3-2)，也可以将热电偶的测量端不经焊接而直接插入液态金属中，或者直接焊在金属表面来测量温度。
 3．中间温度定律
 在热电偶回路中，若导体a、b分别与导体a’、b’相接，接点温度分别为t、tn和t0 (见图8.3-4)，则回路的总电动势为
           eabb＇a＇ (t，tn，t0)= eab(t，tn) ea＇b＇(tn，to)           (8.3-4)
    当导体a与a’，b与b’的材料相同或材料虽不同，但产生的热电动势相同时，热电偶回路的总电动势就不受中间温度tn的影响，而仅与热端温度t和冷端温度to有关。
 根据该定律，可以在热电偶四蹄中运用补偿导线来对热电偶的冷端进行延伸，以降低成本和提高测量精度。
  4．标准电极定律
   如图8.3-5所示，若导体a、b分别与第三种导体c组成热电偶，热端温度均为t，冷端温度均为t0，产生的热电动势分别为eac(t，t0)和ebc(t，t0)，则由导体a、b组成的热电偶产生的热电动势为
                    eab(t，t0)=eac(t，t0)-ebc (t，t0)          (8.3-5)
    导体c的材料一般选用纯铂，称为标准电极。
    根据该定律，只要知道某些材料与标准电极相配的热电动势，就可以求出任何两种材料组成热电偶的热电动势，从而大大简化了