本文主要是關(guān)于熱電偶的相關(guān)介紹，詳細(xì)描述了熱電偶下的熱電效應(yīng)，并探討了熱電效應(yīng)產(chǎn)生的條件。

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(hù)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。

熱電偶的種類

目前常用熱電偶主要有以下幾類。

(1) 鉑銠10-鉑熱電偶。分度號為S，長期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃，適于在氧化氣氛中測溫，不適于在還原氣氛中使用，但短期內(nèi)可用于真空中測溫。

(2) 鉑銠30-鉑銠6熱電偶。分度號為B，長期最高使用溫度為1600℃，短期最高使用溫度為1800℃，適于在氧化氣氛中測溫，不適于在還原氣氛中使用，但短期內(nèi)可用于真空中測溫。

(3) 鎳鉻-鎳硅熱電偶。分度號為K，按熱電偶直徑，溫度范圍為0～1300℃，適于在中性氣氛中測溫，不適于還原氣氛中測溫。

(4) 鎳鉻-康銅熱電偶。分度號為E，溫度范圍為-200～+900℃，適于在氧化及弱還原氣氛中測溫。

2.使用注意事項(xiàng)

如果熱電偶安裝和使用不當(dāng)，不但會增大測量誤差，還可能降低熱電偶的使用壽命。因此，應(yīng)根據(jù)被測溫度范圍和工作環(huán)境，正確安裝和合理使用熱電偶。

(1)應(yīng)選擇合適的安裝地點(diǎn)。由于加熱爐內(nèi)溫度分布不均勻，熱電偶測得的又是局部區(qū)域的溫度，因此應(yīng)選擇合適的測量點(diǎn)安放熱電偶。通常可將熱電偶安裝在溫度較均勻且能代表工件溫度的位置，而不能安裝在爐門旁或離加熱源太近的地方。

(2) 安裝熱電偶的位置應(yīng)盡可能離開強(qiáng)電磁場，以免測溫儀表引入附加干擾信號。

(3) 熱電偶插入爐膛的深度應(yīng)不小于熱電偶保護(hù)管外徑的8～10倍，熱端應(yīng)盡可能靠近工件，但必須保證裝卸工件時(shí)不損壞熱電偶。

(4) 熱電偶的接線盒不應(yīng)緊靠爐壁，以免其冷端溫度過高。一般應(yīng)離爐壁200mm左右。

(5) 熱電偶應(yīng)盡可能保持垂直使用，以防高溫下保護(hù)管變形。若需水平安裝，插入深度不應(yīng)大于500mm，露出部分應(yīng)用架子托牢，使用一段時(shí)間后，應(yīng)將其旋轉(zhuǎn)180°；為防止熱電偶接線盒溫度過高，也可選用直角形熱電偶。

(6) 熱電偶保護(hù)管與爐壁之間的空隙應(yīng)使用耐火材料嚴(yán)密堵塞，以免空氣對流影響測溫的準(zhǔn)確性。補(bǔ)償導(dǎo)線與接線盒接線孔之間的空隙也應(yīng)用石棉線塞緊，并使其朝下，以免污物落入。

(7)用熱電偶測量爐溫時(shí)，應(yīng)避開火焰的直接噴射，因火焰噴出處的溫度比爐內(nèi)實(shí)際溫度高且不穩(wěn)定。

(8) 測量低溫時(shí)，為減小熱電偶的熱惰性，可采用保護(hù)管開口或無保護(hù)管的熱電偶。

(9) 使用期內(nèi)的熱電偶，應(yīng)經(jīng)常檢查熱電極和保護(hù)管是否良好，如果發(fā)現(xiàn)熱電偶表面有麻點(diǎn)、污漬、局部直徑變細(xì)或保護(hù)管表面腐蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象，應(yīng)停止使用，并維修或更換新熱電偶。

熱電效應(yīng)

所謂的熱電效應(yīng)，是當(dāng)受熱物體中的電子(空穴)，因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動時(shí)，所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象。而這個(gè)效應(yīng)的大小，則是用稱為thermopower(Q)的參數(shù)來測量，其定義為Q=E/-dT(E為因電荷堆積產(chǎn)生的電場，dT則是溫度梯度)。

熱電偶的熱電效應(yīng)是什么意思

熱電偶作為敏感元件優(yōu)點(diǎn)為：

①結(jié)構(gòu)簡單：其主體實(shí)際上是由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體互相絕緣并將一端焊接在一起而成的;

②具有較高的準(zhǔn)確度;

③測量范圍寬，常用的，低溫可測到-50℃，高溫可以達(dá)到1600℃左右，配用特殊材料的熱電極，最低可測到-180℃，最高可達(dá)到+2800℃的溫度;

④具有良好的敏感度;

⑤使用方便等。

熱電效應(yīng)

熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)：

相應(yīng)的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢，通稱熱電勢。回路中產(chǎn)生的電流稱為熱電流，導(dǎo)體A、B稱為熱電極。測溫時(shí)結(jié)點(diǎn)1置于被測的溫度場中，稱為測量端(工作端、熱端);結(jié)點(diǎn)2一般處在某一恒定溫度，稱為參考端(自由端、冷端)。由這兩種導(dǎo)體的組合并將溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢的傳感器稱為。

兩種導(dǎo)體的接觸電勢

式中k—波爾茲曼常數(shù)，為1.38×10-16;

T—接觸處的絕對溫度;

e—電子電荷數(shù);

NA、NB—金屬A、B的自由電子密度。

熱電偶測溫的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同材料的金屬導(dǎo)體首尾分別相接形成閉合回路，如果接點(diǎn)的溫度發(fā)生變化，回路中就會產(chǎn)生熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接制成。焊接端是測量端，未焊接端是輸出端。其熱電勢的大小與兩種金屬材料的特性和測量端溫度有關(guān)，與熱電偶的粗細(xì)和長短無關(guān)。

熱電偶產(chǎn)生熱電效應(yīng)的條件

熱電偶中產(chǎn)生熱電勢的條件是：

1.組成熱電偶的必須是兩種不同導(dǎo)體;

2. 熱電偶兩接點(diǎn)的溫度必須不同。

熱電偶中產(chǎn)生熱電勢的原因把兩種不同的導(dǎo)體連接成閉合的回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電動勢，這種現(xiàn)象稱作熱電效應(yīng)，這個(gè)裝置就叫熱電偶。

熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢由兩部分組成：接觸電勢和溫差電勢。

溫差電勢產(chǎn)生的原因是，在同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢，由于高溫度端的電子能量比低溫度端的電子能量大，因而從高溫度端跑到低溫度端的電子數(shù)比從低溫度端跑到高溫度端的要來得多，結(jié)果高溫端失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負(fù)電荷，從而形成一個(gè)靜電場，此時(shí)，在導(dǎo)體的兩端便產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電位差即溫差電勢。

接觸電勢產(chǎn)生的原因是，當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，由于兩者電子密度不同(假設(shè)NA;NB)，電子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不同，從A到B的電子數(shù)要比從B到A的多，結(jié)果A因失去電子而帶正電荷，B因得到電子而帶負(fù)電荷，在A、B的接觸面上便形成一個(gè)從A到B的靜電場，這樣在A、B之間也形成一個(gè)電位差即接觸電勢。

結(jié)語

關(guān)于熱電偶下的熱電效應(yīng)相關(guān)介紹就到這了，希望本文能讓你對熱電偶及熱電效應(yīng)有更深的理解。

總結(jié)

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