文档介绍：、最广泛的温度测量元件。它将温度信号转换成电势(mV)信号,配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。它既可以用于流体温度测量,也可以用于固体温度测量。既可以测量静态温度,也能测量动态温度。直接输出直流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和控制等。1、热电动势两个不同成份的导体A、B组成一闭合回路,若接点的温度不同,回路将产生一个电动势,称此现象为热电效应。这种现象于1821年首先由塞贝克(Seeback)发现,又称塞贝克效应。2、热电极导体A、B称为热电极3、热端及冷端测温时置于被测温度场中的结点1,称为测量端(工作端或热端)处在某一恒定温度的结点2,称为参考端(自由端或冷端)。一、热电动势效应4、热电偶由两种导体的组合并将温度转换成热电势的传感器称为热电偶。二、热电动势产生原因1、接触电势在连接点处,由于金属材料不同,造成电子扩散而形成,它取决于金属性质和接点温度,而与金属的形状及尺寸无关。也称玻尔电动势。该电场的方向与扩散进行的方向相反,它将引起反方向的电子转移,阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时,便处于一种动态平衡状态。在这种状态下,A与B两导体的接触处就产生了电位差,即为接触电动势。设A的自由电子密度大于B的自由电子密度,则导体A向导体B扩散电子。导体A失去电子带正电荷,导体B得到电子带负电荷,于是,在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。若温度为T,有接触电动势公式:EAB(T)—导体A、B结点在温度T时形成的接触电动势;e—单位电荷,e=×10-19C;k——波尔兹曼常数,k=×10-23J/K;NA、NB——导体A、B在温度为T时的电子密度。接触电动势的大小与导体的材料、接点的温度有关,与导体的直径、长度及几何形状无关。ABT0T接触电势由于热电偶两结点的接触电势EAB(T)与EAB(T0)方向相反,所以回路的总接触电势为:当两结点的温度相同,即T=T0,回路中总电势将为零。2、温差电势若金属两端温度不同,将产生一个由热端指向冷端的静电场,而形成温差电动势,它取决于导体的材料及两端的温差,也称汤姆逊电动势。EA(T,T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势;σA——导体A的汤姆逊系数,表示导体两端的温差为1℃时所产生的温差电动势。如铜在0℃时,σA=2μV/℃。温差电动势取决于导体的材料及两端的温度。对于两种金属A、B组成的热电偶回路,汤姆逊电势等于它的代数和,即:可见:①如果热电偶两电极材料相同,则虽两端温度不同(T≠T0)。但总输出电势仍为零。因此必须由两种不同的材料才能构成热电偶。②如果热电偶两结点温度相同,则回路中的总电势必等于零。3、热电偶回路的总电动势在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势,温差电动势只占极小部分,可以忽略不计。即有:在工程应用中,常用实验的方法得出温度与热电势的关系并做成分度表,以供备查。三、热电偶基本定律 1、中间导体定律在热电偶中接入第三种导体,只要其与热电偶的两个接点温度相同,则总热电动势不变。ET0T0TET0T1T1T此定律具有特别重要的实用意义,因为用热电偶测温时必须接入仪表(第三种材料),根据此定律,只要仪表两接入点的温度保持一致(T0),仪表的接入就不会影响热电势。而且两个热电极结点的焊接方法也可以是任意的。也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。EABC(T,T0)=EAB(T)+EBC(T0)+ECA(T0)(1)当T=T0时,有EABC(T0)=EAB(T0)+EBC(T0)+ECA(T0)=0由此得EAB(T0)=-EBC(T0)-ECA(T0) 或写成EBA(T0)=EBC(T0)+ECA(T0)代入(1)式 EABC(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T,T0)2、标准电极定律(参考电极定律) 若两种导体分别与第三种导体组成的势电偶产生的热电势已知,则此两种导体组成的势电偶的热电势就已知。且