傳感器與檢測技術(shù)熱電偶的功能熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的工作原理溫度檢測-熱電偶熱電偶

(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的

測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電

動勢信號，通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)

的溫度

。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們

的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管

和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表

及電子調(diào)節(jié)器配套使用。1、熱電偶的功能普通熱電偶鎧裝熱電偶薄膜熱電偶示意圖2、熱電偶的結(jié)構(gòu)2、熱電偶的結(jié)構(gòu))A接坡

盒8總報

絲

板絕

施

套

管2、熱電偶的結(jié)構(gòu)1-熱電極；2-絕緣材料；3-金屬套管；4-接線盒；5-固定裝置鎧裝熱電偶示意圖普通型熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖冷端接線盒絕緣子熱電極(熱端)2、熱電偶的結(jié)構(gòu)普通型熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖保護管熱電偶

(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶利用導體或半導體的熱電效應將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電動勢的變化。2、熱電偶的工作原理熱電效應將兩種不同材料的導體A和B串接成一個閉合回路，當兩個接點溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應。2、熱電偶的工作原理熱電效應

兩種不同材料的導體所組成的回路稱為熱電偶，組成熱電偶的導

體稱為熱電極，熱電偶所產(chǎn)生的電動勢稱為熱電勢。熱電偶的兩個結(jié)點中，置于溫度T(t)

的被測對象中的結(jié)點稱之為測量端

(工作端或熱端);而置于參考溫度為T0(t0)

的另一

結(jié)點稱之為參考端

(自由端或冷端)。2、熱電偶的工作原理熱電偶工作原理圖熱電勢熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢決定。2、熱電偶的工作原理A的自由電子向B擴散，形成A到B的電場。在電場作用下，電子

反向運動，動態(tài)平衡時，

A與B之間的電位差就是接觸電動勢。接觸電勢土十

+

十EsAEAB(t)Bt導體內(nèi)部，熱端自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而

使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負電荷。導體兩端產(chǎn)

生了一個由熱端指向冷端的靜電場。靜電場阻止電子從熱端向冷

端移動，最后達到動態(tài)平衡，使導體兩端產(chǎn)生電勢，即溫差電動

勢。2、

熱電偶的工作原理熱電勢EA(t,t?)溫差電勢to熱端接觸電動勢

A導體的溫差電動勢EAB(t,t?)=EAB(t)-EAB(t?)-E(t,t?)+EB(t,t?)冷端接觸電動勢

B導體的溫差電動勢EAB(t,t?)=EAB(t)-EAB(t?)

溫差電動勢<接觸電動勢EA(t,t?)EAB(t?)E?(t,t?)2、熱電偶的工作原理熱電勢AB(t)E2、熱電偶的工作原理熱電偶的等效電路圖EAB(t,t?)=EAB(t)-EAB(t?)◆分度表EA(T,T?)=EAB(T)-EAB(T?)當熱電偶兩電極材料確定后，熱電動勢便只是兩接點溫度的函數(shù)。當參考端溫度T?恒定時，EAB(T?)=c為常數(shù)，則總的熱電勢就只與溫度T有關系，即：EAB(T,T?)=eAB(T)-c=f(T)實際應用時可通過熱電偶分度表查出溫度值。分度表是在參考端溫度為0℃時，通過實驗建立的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值對

應關系。2、熱電偶的工作原理◆分度表熱電偶的熱電動勢與溫度的關系表，稱之為分度表。熱電偶(包括后面要介紹的金屬熱電阻及測量儀表)分度表是IEC(國際電工委員會)發(fā)表的相關技術(shù)標準(國際溫標)。該標準以表格的形式規(guī)定各種熱電偶/阻在-271℃~2300℃每一個溫度點上的輸出電動勢(參考端溫度為0℃)。2、熱電偶的工作原理97040.09640.13640.17540.21440.25340.29240.33240.37140.41040.44998040.48840.52740.56640.60540.64540.63440.72340.76240.80140.84099040.87940.91840.95740.99641.03541.07441.11341.15241.19141.230100041.26941.30841.34741.38541.42441.46341.50241.54141.58041.619101041.65741.69641.73541.77441.81341.85141.89041.92941.96842.006102042.04542.08442.12342.16142.20042.23942.27742.31642.35542.393103042.43242.47042.50942.54842.58642.62542.66342.70242.74042.779104042.81742.85642.89442.93342.97143.01043.04843.08743.12543.164105043.20243.24043.27943.31743.35643.39443.43243.47143.50943.547106043.58543.62443.66243.70043.73943.77743.81543.85343.89143.930107043.96844.00644.04444.08244.12144.15944.19744.23544.27344.311108044.34944.38744.42544.46344.50144.53944.57744.61544.65344.691109044.72944.76744.80544.84344.88144.91944.95744.99545.03345.070溫度℃0工23456789110045.10845.14645.18445.22245.26045.29745.33545.37345.41145.448111045.48645.52445.56145.59945.63745.67545.71245.75045.78745.825112045.86345.90045.93845.97546.01346.05145.08846.12646.16346.201113046.23846.27546.31346.35046.38846.42546.46346.50046.53746.575114046.61246.64946.68746.72446.76146.79946.83646.87346.91046.948115046.98547.02247.05947.09647.13447.17147.20847.24547.28247.319116047.35647.39347.43047.46847.50547.54247.57947.61647.65347.689117047.72647.762847.80047.83747.87447.91147.94847.98548.02148.058分度表分度表是在參考端溫度為0℃時，通過實驗建立的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值對應關系。2、熱電偶的工作原理溫度℃K型鎳鉻一鎳硅(鎳鉻一鎳鋁)熱電動勢(mV)(JJG

351-84)參考端溫度為0℃0123456=189-50-1.889-1.925-1.961-1.996-2.032-2.067-2.102-2.137-2.173-2.208-40-1.527-1.563-1.600-1.636-1.673-1.709-1.745-1.781-1.817-1.853-30-1.156-1.193-1.231-1.268-1.305-1.342-1.379-1.416-1.453-1.490-20-0.777-0.816-0.854-0.892-0.930-0.968-1.005-1.043-1.081-1.118-10-0.892-0.431-0.469-0.508-0.547-0.585-0.624-0.662-0.701-0.739-00-0.039-0.0790.118-0.157-0.1970.236-0.275-0.314-0.353000.0390.0790.1190.1580.1980.2380.2770.3170.357100.3970.4370.4770.5170.5570.5970.6370.6770.7180.758200.7980.8380.8790.9190.9601.0001.0411.0811.1221.162301.2031.2441.2851.3251.3661.4071.4481.4891.5291.570401.6111.6521.6931.7341.7761.8171.8581.8991.9401.981502.0222.0642.1052.1462.1882.2292.2702.3122.3532.394602.4362.4772.5192.5602.6012.6432.6842.7262.7672.809702.8502.8922.9332.8753.0163.0583.1003.1413.1833.224803.2663.3073.3493.3903.4323.4733.5153.5563.5983.639903.6813.7223.7643.8053.8473.8883.9303.9714.0124.054溫度℃01234567891004.0954.1374.1784.2194.2614.3024.3434.3844.4264.4671104.5084.5494.5904.6324.6734.7144.7554.7964.8374.8781204.9194.9605.0015.0425.0835.1245.1645.2055.2465.2872、熱電偶的工作原理左邊是整數(shù)，右邊是零頭；冷端參考溫度為0℃;熱電勢的單位為μV。分度表◆課堂練習1、K型熱電偶測量溫度，熱端溫度t=30℃,

冷端溫度t0=0℃,查分度表得出E(30,0)

是多少?2、K型熱電偶測量溫度，熱端溫度t,冷端溫度t0=0

℃,

此時的熱電勢E(t,0)=34.461mV,

查分度表得出熱端溫度t為多少?2、