热电偶的应用原理

文章出处：美凯友迪新闻采集中心   作者：   时间：2005-11-18

    热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：
    ① 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
    ② 测量范围广。常用的热电偶从 -50~+ 1600 ℃ 均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到 -269 ℃ （如金铁镍铬），最高可达 + 2800 ℃ （如钨 - 铼）。
    ③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
    1 ．热电偶测温基本原理
    将两种不同材料的导体或半导体 A 和 B 焊接起来，构成一个闭合回路，如图 2-1-1 所示。当导体 A 和 B 的两个执着点 1 和 2 之间存在温差时，两者之间便产生电动势 , 因而在
回路中形成一个大小的电流 , 这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工 作的。

    2 ．热电偶的种类及结构形成
    （1）热电偶的种类
    常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。
    标准化热电偶 我国从 1988 年 1 月 1 日起 ，热电偶和热电阻全部按 IEC 国际标准生产，并指定 S 、 B 、 E 、 K 、 R 、 J 、 T 七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
    (2) 热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
    ① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
    ② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
    ③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
    ④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
    3 ．热电偶冷端的温度补偿
    由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到 仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度 t0≠ 0 ℃ 时对测温的影响。
    在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过 100 ℃ 。