熱電偶的原理以及制作材料的選擇

更新時間：2016-11-02 更新時間：2016-11-02 點擊次數：2032

熱電偶的基本原理

熱電偶溫度計屬于接觸式溫度測量儀表。是根據熱電效應即塞貝克效應原理來測量溫度的，是溫度測量儀表中常用的測溫元件。將不同材料的導體A、B接成閉合回路，接觸測溫點的一端稱為測量端（或工作端），另一端稱為參比端（或自由端）。若測量端和參比端所處溫度t和t0不同，則在回路的A、B之間就產生一熱電勢EAB（t，t0），這種現象稱為塞貝克效應，即熱電效應。EAB大小隨導體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。在實際應用中，將A、B的一端焊接在一起作為熱電偶的測量端放到被測溫度t處，而將參比端分開，用導線接入顯示儀表，并保持參比端接點溫度t0穩定。顯示儀表所測電勢只隨被測溫度而t變化。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電勢后，即可知道被測介質的溫度。

根據熱電勢與溫度函數關系。可制成熱電偶分度表。分度表是在自由端溫度To=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，任何兩種導體都可以配制成熱電偶，但實際上并不是所有材料都能制作熱電偶，故對熱電極材料必須滿足以下幾點：

（1）熱電偶材料受溫度作用后能產生較高的熱電勢，熱電勢和溫度之間的關系呈線性或近似線性的單值函數關系；

（2）能測量較高的溫度，并在較寬的溫度范國內應用，經長期使用后，物理、化學性能及熱電特性保持穩定；

（3）要求材料的電阻溫度系數要小，電阻率高，導電性能好，熱容量要小；復現性要好，便于大批生產和互換，便于制定統一的分度表；

（4）機械性能好，材質均勻；

（5）資源豐富，價格便宜。

為了保證熱電偶可靠和穩定地工作對熱電偶有如下要求：

（1）組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

（2）兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

（3）補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

（4）保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。熱電偶溫度計的特點有：

（1）測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

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

（3）構造簡單，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，外有保護套管，用起來非常方便。熱電偶是一種感溫元件，它能將溫度信號轉換成熱電勢信號，通過與電氣測量儀表的配合，就能測量出被測的溫度。