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热电偶工作原理

时间：2024-03-30 09:20:01

关键字：热电偶电动势热电效应

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[导读]热电偶的工作原理基于物理学中的赛贝克效应，即当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，如果两个接触点的温度不同，回路中将产生热电动势，这种现象称为热电效应。

热电偶的工作原理基于物理学中的赛贝克效应，即当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，如果两个接触点的温度不同，回路中将产生热电动势，这种现象称为热电效应。

热电偶通常由两种不同材料的导体组成，当热电偶的两个端点温度不同时，这两个端点之间会产生一个热电势差，这个热电势差可以通过电压表进行测量，从而将热能转换成电能用于温度测量和控制。热电偶的测温范围通常在-200℃至+2000℃之间，不同的金属线材组合可以适应不同的测温范围。

在实际应用中，热电偶的冷端通常需要保持一定的温度，以减少环境温度变化对测量结果的影响。热电偶广泛用于工业控制领域中的温度测量和控制，例如在石油化工领域监测管道温度，确保管道的正常运行和安全性。热电偶的工作原理是：1、当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。2、热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势

热电偶作为温度测量仪表中常见的测温元件，它直接测量温度，在把温度信号转换成热电动势信号，通过仪器仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。虽因工作需求的不同外形极不相同，但它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管接线盒等主要部分组成

一、工作原理

热电偶是将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接合点的温度不同时，回路中将产生电动势，这种现象称为热点效应，又称为塞贝克效应。而直接作为测量温度的一端叫做工作端，另一端叫冷端。冷端直接连接仪器仪表或配套设备，显示仪表会指出热电偶所产生的电动势。

二、常见种类

常见的电热偶分为标准型电热偶与非标型电热偶两大类。标准化热电偶中国从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中国统一设计型热电偶。

三、热电偶误差分析

正确使用热电偶不但可以准确得到温度数值，还可提高热电偶使用寿命。减少材料消耗，保证产品质量。但在使用过程中不可避免产生误差。热电偶产生误差有三方面原因：

安装不当引入的误差

热电偶的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电偶，插入的深度至少为保护管直径的8~10倍。热电偶的保护管和被测物孔壁之间应用绝热物质堵塞以免冷热空气对流从而影响热电偶测量准确性。

绝缘变差而引入的误差

热电偶在恶劣环境下，保护管和导线污垢过多致使与孔壁绝缘不良，不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引发测量误差。

热惰性引入的误差

热电偶的热惰性指在测量时仪器无法准确的显示被测物温度变化，在快速测量时这种误差尤为突出，所以在需要精准控温时采用铂材料制作，保护管直径较细的热电偶，或者在许可环境下不用保护管。由于测温存在滞后性，用热电偶检测出的温度波动振幅较被测物振幅小。热电偶波动振幅越小，温度滞后越大(被测物温度与测得温度差异越大)。为了准确测量温度，使用导热性能好的材料以外，管壁薄、内径小的保护套管也能改善电热偶滞后性，但保护套管的改变易导致热电偶的损坏，在使用过程中应及时校正与更换。

四、选择方法

在常规工业生产中，被测对象极其复杂，应在熟悉被测对象、掌握各种热电偶特性的基础上，根据测量要求、使用环境、温度的高低等正确地选择热电偶。

选择热电偶因综合考虑下列因素：

①、被测物温度范围

②、所需响应时间

③、连接电类型

④、热电偶或保护套管材料的抗化学腐蚀能力

⑤、抗磨损或抗振动能力

⑥、安装及限制要求

1、热电偶的工作原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。

2、热电偶只有两根线，一根正极，一根负极。但是也有双芯热电偶，其引出线为四根线。因此，有三根线且其中两根颜色一样，肯定为热电阻，有两根引线且标有正负极的为热电偶，如果是两根线无明显标志和四根线时，无法确认是热电阻和热电偶，这时候可以采用万用表进行判断。

3、热电偶冷端补偿计算方法：从毫伏到温度：测量冷端温度，换算为对应毫伏值，与热电偶的毫伏值相加，换算出温度;从温度到毫伏：测量出实际温度与冷端温度，分别换算为毫伏值，相减後得出毫伏值，即得温度。