热电偶探头的有关原理

一，热电偶/探头是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：

①测量精度高。因热电偶/探头直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶/探头从50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶/探头最低可测到-269℃热电偶/探头热电偶/探头(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。

③构造简单，使用方便。热电偶/探头通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

二，什么是热电偶

热电偶是一种感温元件, 属于温度测量中的接触式测温。它能将温度信号转换成热电势信号，通过电气测量仪表的配合，就能测量出被测的温度。

三，热电偶/探头测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。就是所谓的塞贝克效应。热电偶/探头就是利用这一效应来工作的。

导体A和 B 称为热电极。温度较高的一端 (T 〉叫工作端 ( 通常焊接在一起);温度较低的一端 (To 〉叫自由端 ( 通常处于某个恒定的温度下〉。根据热电势与温度函数关系，可制成热电偶分度表，分度表是在自由端温度 To=0℃的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电势后, 即可知道被测介质的温度。

从理论上讲，任何两种导体都可以配制成热电偶，但实际上并不是所有材料都能制作热电偶，故对热电极材料必须满足以下几点：

(1) 热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势，热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系；

(2)能测量较高的温度, 并在较宽的温度范国内应用, 经长期使用后, 物理、化学性能及热电特性保持稳定；

(3)要求材料的电阻温度系数要小, 电阻率高, 导电性能好, 热容量要小；

(4) 复现性要好，便于大批生产和互换, 便于制定统一的分度表；

(5) 机械性能好，材质均匀；

(6)资源丰富, 价格便宜。

四.热电偶/探头的种类及结构形成

(1)热电偶/探头的种类。常用热电偶/探头可分为：1，标准热电偶/探头；2，非标准热电偶/探头两大类。

所谓用标准热电偶/探头是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶/探头，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶/探头在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶/探头，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

标准化热电偶/探头。我国从1988年1月1日起，热电偶/探头和热电阻全部按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/探头为我国统一设计型热电偶/探头。

(2)热电偶/探头的结构形式为了保证热电偶/探头可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

①组成热电偶/探头的两个热电极的焊接必须牢固；

②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

③补偿导线与热电偶/探头自由端的连接要方便可靠；

④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

(3).冷端的温度补偿

由于热电偶/探头的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶/探头的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶/探头补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶/探头的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

在使用热电偶/探头补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶/探头连接端的温度不能超过100℃。

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