熱電偶熱電勢(shì)的產(chǎn)生應(yīng)滿足以下條件：

 

1。兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體；

 

2。溫差的產(chǎn)生，即Ta≠TB；

 

改變Ta的節(jié)點(diǎn)溫度（稱為測(cè)量端，也稱為熱端），保持TB（稱為參考端，也被稱為冷端）在恒溫狀態(tài)下可以通過(guò)熱電勢(shì)和溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)熱電勢(shì)指的是EAB（TA，TB），與兩端交界處溫差對(duì)應(yīng)的電位差是相關(guān)的，而與相同溫度對(duì)應(yīng)的信號(hào)大小是相關(guān)的溫差不同但溫度范圍也不同，例如，0~50℃和50~100℃之間的溫差相同，但信號(hào)大小不同，為了準(zhǔn)確測(cè)量溫度信息，1號(hào)必須將溫度固定在一端。通常千分表的TB為0℃。因此，從理論上講，任何兩種導(dǎo)體都可以配置為熱電偶，但并不是所有的導(dǎo)體都能滿足測(cè)量要求，如溫度測(cè)量精度、溫度測(cè)量范圍、溫度瞬變度等。多年來(lái)，許多熱電材料的熱電特性都得到了測(cè)試。經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，產(chǎn)品的規(guī)格和性能已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。目前常用的熱電偶有s、R、B、e、t、J、K、n八種，其中s、R、B屬于貴金屬熱電偶；e、t、J、K、n屬于低成本金屬熱電偶。熱電偶類型選擇的材料可以在網(wǎng)上找到。

 

不同類型的熱電偶都有自己的最佳溫度范圍，在下面的選擇中將進(jìn)一步介紹。

 

3號(hào)。熱電偶測(cè)量原理

 

熱電偶的四個(gè)基本經(jīng)驗(yàn)定律：

 

1。均勻?qū)w定律：當(dāng)同一均勻材料的兩端焊接形成閉合回路時(shí)，無(wú)論導(dǎo)體兩端及其截面的溫度分布如何，均不存在接觸電勢(shì)，而熱電勢(shì)相互抵消，總電勢(shì)為零；

 

2。中間導(dǎo)體定律：連接熱電偶回路中的中間導(dǎo)體（第三導(dǎo)體），只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的總電位沒(méi)有影響；

 

中間溫度定律：熱電偶（金屬A和金屬b）回路的兩個(gè)觸點(diǎn)（溫度T，t0）之間的熱電勢(shì)等于熱電偶在溫度T，TN時(shí)的熱電勢(shì)和溫度TN，t0，TN時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和，稱為中間溫度。

 

3號(hào)。參比電極定律：如果已知由兩個(gè)導(dǎo)體和第三個(gè)導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)，則也知道由兩個(gè)導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

 

通常，當(dāng)我們測(cè)量熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)時(shí)，我們基本上會(huì)引入第三種材料的導(dǎo)體。例如，當(dāng)我們使用萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，一個(gè)簡(jiǎn)單的模型如下圖2所示。萬(wàn)用表為金屬C，導(dǎo)體材料金屬A和金屬B測(cè)量金屬A和金屬C的連接端TA、連接端tb1、連接端TB2，此時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在多次測(cè)量熱電勢(shì)后引入了EAC和EBC，我們只需要金屬A和金屬B測(cè)量端的熱電勢(shì)EAB。

 

通常使用圖3所示的測(cè)量模型。假設(shè)萬(wàn)用表上的溫度相同，萬(wàn)用表上的熱電勢(shì)EAC將偏移，而不會(huì)影響整個(gè)電路。整個(gè)電路的熱電勢(shì)由金屬A和金屬B的熱電偶產(chǎn)生，萬(wàn)用表測(cè)得的電壓為EAB（TA，TB）。此時(shí)，肺結(jié)核被稱為外冷端?？梢岳斫?，萬(wàn)用表測(cè)量TA和TB之間溫差之間的熱電勢(shì)。在

 

模型中，一個(gè)不合適的因素是在實(shí)際應(yīng)用中，萬(wàn)用表兩端的溫度不一定是等溫的，這會(huì)引起電位差引起的測(cè)量誤差。這將繼續(xù)導(dǎo)致一個(gè)更好的模型，如圖4所示。萬(wàn)用表通過(guò)金屬C材料的引線引出后，根據(jù)平均導(dǎo)體定律，無(wú)論溫差有多大，萬(wàn)用表上都不會(huì)有熱電勢(shì)。此時(shí)只需保證Tc1、TC2和TB處于同一溫度，整個(gè)模型測(cè)得的熱電勢(shì)電壓EAB（TA，TB）就是TA和TB溫差下的熱電勢(shì)。

 

根據(jù)中間導(dǎo)體的規(guī)律，下半部分的連接線可以進(jìn)一步優(yōu)化，如圖5所示。因此，不難發(fā)現(xiàn)下圖中的模型對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的熱電勢(shì)測(cè)量仍然是EAB（TA，TB）。因此，我們只需要保持后端連接的金屬材料的一致性，并且能夠正確測(cè)量等溫區(qū)的溫度TB，就可以得到溫度Ta。

 

 

對(duì)于冷端補(bǔ)償，可以知道熱電偶的熱電勢(shì)為EAB（TA，TB）。在分度表中用TB=0℃測(cè)量和校準(zhǔn)兩個(gè)結(jié)端溫差對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)。由于自然環(huán)境因素的影響，測(cè)量環(huán)境很少為0℃，但在測(cè)量過(guò)程中只要冷端保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的恒溫環(huán)境中，就可以根據(jù)中間溫度的規(guī)律對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償：image.png，這樣就可以發(fā)現(xiàn)我們的冷端相當(dāng)于中間溫度TN，中間溫度TN～0℃的熱電勢(shì)en0必須通過(guò)軟硬件補(bǔ)償給系統(tǒng)。

 

采用高精度熱敏電阻或IC溫度傳感器測(cè)量我們?cè)O(shè)計(jì)的冷端溫度。我們需要測(cè)量的實(shí)際溫度Ta可以通過(guò)下面的變換得到。這種方法是軟件補(bǔ)償。使用軟件補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是它可以兼容各種不同類型的測(cè)量熱電偶。

 

首先，測(cè)量TN并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)熱電偶類型的熱電勢(shì)en。將直接測(cè)得的熱電勢(shì)ean相加得到的EAB，即測(cè)量端TA溫度對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)為0℃，然后對(duì)ea0進(jìn)行校驗(yàn)，得到最終溫度TA。補(bǔ)償?shù)哪康氖切Ｕ涠藴囟萒B≠0℃的影響。

熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。宜興市貝太力儀表科技有限公司位于中國(guó)著名陶都宜興