熱電偶的原理以及制作材料的選擇

   熱電偶的基本原理

     熱電偶溫度計(jì)屬于接觸式溫度測(cè)量?jī)x表。是根據(jù)熱電效應(yīng)即塞貝克效應(yīng)原理來(lái)測(cè)量溫度的，是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件。將不同材料的導(dǎo)體A、B接成閉合回路，接觸測(cè)溫點(diǎn)的一端稱為測(cè)量端（或工作端），另一端稱為參比端（或自由端）。若測(cè)量端和參比端所處溫度t和t0不同，則在回路的A、B之間就產(chǎn)生一熱電勢(shì)EAB（t，t0），這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)，即熱電效應(yīng)。EAB大小隨導(dǎo)體A、B的材料和兩端溫度t和t0而變，這種回路稱為原型熱電偶。在實(shí)際應(yīng)用中，將A、B的一端焊接在一起作為熱電偶的測(cè)量端放到被測(cè)溫度t處，而將參比端分開，用導(dǎo)線接入顯示儀表，并保持參比端接點(diǎn)溫度t0穩(wěn)定。顯示儀表所測(cè)電勢(shì)只隨被測(cè)溫度而t變化。

     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)得熱電勢(shì)后，即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。

     根據(jù)熱電勢(shì)與溫度函數(shù)關(guān)系?？芍瞥蔁犭娕挤侄缺怼７侄缺硎窃谧杂啥藴囟萒o=0℃的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。

     從理論上講，任何兩種導(dǎo)體都可以配制成熱電偶，但實(shí)際上并不是所有材料都能制作熱電偶，故對(duì)熱電極材料必須滿足以下幾點(diǎn)：

     （1）熱電偶材料受溫度作用后能產(chǎn)生較高的熱電勢(shì)，熱電勢(shì)和溫度之間的關(guān)系呈線性或近似線性的單值函數(shù)關(guān)系；

     （2）能測(cè)量較高的溫度，并在較寬的溫度范國(guó)內(nèi)應(yīng)用，經(jīng)長(zhǎng)期使用后，物理、化學(xué)性能及熱電特性保持穩(wěn)定；

     （3）要求材料的電阻溫度系數(shù)要小，電阻率高，導(dǎo)電性能好，熱容量要??；復(fù)現(xiàn)性要好，便于大批生產(chǎn)和互換，便于制定統(tǒng)一的分度表；

     （4）機(jī)械性能好，材質(zhì)均勻；

     （5）資源豐富，價(jià)格便宜。

     為了保證熱電偶可靠和穩(wěn)定地工作對(duì)熱電偶有如下要求：

     （1）組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

     （2）兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；

     （3）補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

     （4）保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。熱電偶溫度計(jì)的特點(diǎn)有：

     （1）測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

     （2）測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50～+1600℃均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶zui低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

     （3）構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。熱電偶是一種感溫元件，它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)信號(hào)，通過(guò)與電氣測(cè)量?jī)x表的配合，就能測(cè)量出被測(cè)的溫度。