热电偶是什么，热电偶的测温原理分析

很多朋友对热电偶是什么，热电偶的测温原理分析不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

热电偶是电路中非常常见的元件，广泛应用于汽车、家庭等日常生活领域。那么你对此了解多少呢？你知道热电偶的测温原理吗？本文将为您揭秘真正的热电偶。

热电偶热电偶（Thermo Couple）是温度测量仪器中常用的测温元件。它直接测量温度，将温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）将其转换成被测介质的温度。各种热电偶的形状往往因需要而有很大差异，但其基本结构大致相同。它们通常由热电极、绝缘护套保护管和接线盒等主要部件组成，通常与显示仪表、记录仪表和电子调节器组合在一起。与设备配合使用。在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶被广泛使用。它们具有结构简单、制造方便、测量范围宽、精度高、惯量小、输出信号易于远距离传输等优点。另外，由于热电偶是有源传感器，测量时不需要外接电源，使用非常方便。因此，常用于测量熔炉、管道内气体或液体的温度以及固体的表面温度。

热电偶的工作原理：当有两种不同的导体或半导体A、B构成回路，且两端相互连接时，只要两节点温度不同，则一端的温度为T，其中一端称为工作端或热端，另一端称为工作端或热端。一端的温度为T0，称为自由端（也称为参考端）或冷端。回路中将产生电动势。电动势的方向和大小与导体的材料和两个触点的温度有关。这种现象称为“热电效应”，由两个导体组成的回路称为“热电偶”，这两个导体称为“热电极”，产生的电动势称为“热电动势”[1]。

热电动势由两部分电动势组成，一部分是两个导体的接触电动势，另一部分是单个导体的温差电动势。

热电偶回路中热电动势的大小仅与构成热电偶的导体材料和两个触点的温度有关，而与热电偶的形状和尺寸无关。当热电偶两个电极的材料固定时，热电动势就是两个结温t和t0。功能差异[1]。现在

这种关系在实际温度测量中得到了广泛的应用。由于冷端t0恒定，热电偶产生的热电动势仅随热端（测量端）温度的变化而变化，即一定的热电动势对应一定的温度。我们只需要用测量热电动势的方法就可以达到测量温度的目的。

热电偶测温的基本原理是两个不同成分的导体形成一个闭环。

当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就会产生电动势——热电动势。这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成分的均质导体是热电极。温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端。自由端通常处于恒定温度。根据热电动势与温度的函数关系，制作热电偶分度表；分度表是自由端温度为0时得到的。不同的热电偶有不同的分度表。

当第三种金属材料接入热电偶回路时，只要该材料两个结点的温度相同，热电偶产生的热电势就会保持不变，即不受第三种金属材料的影响。金属被连接到环路。因此，在测量热电偶温度时，可以连接测量仪器。测量热电动势后，即可得知被测介质的温度。测量热电偶温度时，要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路相连的一端称为冷端）温度保持恒定，使热电偶电势与测量的温度成正比。如果测量过程中冷端（环境）温度发生变化，将会严重影响测量的准确性。在冷端采取一定的措施来补偿冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。使用专用补偿线连接测量仪器。

热电偶冷端补偿计算方法：

从毫伏到温度：测量冷端温度，换算成对应的毫伏值，与热电偶的毫伏值相加，换算出温度；

从温度到毫伏：测量实际温度和冷端温度，分别换算成毫伏，相减得到毫伏值，即温度。

热电偶测温原理分析1、2 当两点温度不同时，回路中会产生热电势，从而产生电流，电流表会发生偏转。这种现象称为热电效应（塞贝克效应），产生的电势和电流分别称为热电势和热电流。

热电偶温度计是接触式温度测量仪器。它是利用热电效应、塞贝克效应的原理来测量温度的，是温度测量仪器中常用的测温元件。不同材料的导体A和B连接成闭合回路。与温度测量点接触的一端称为测量端，另一端称为参考端。如果测量端和参考端的温度t和t0不同，则回路A和B之间将产生热电势EAB(t，t0)。这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。 EAB的尺寸随导体A和B的材料以及两端温度t和t0的变化而变化。该回路称为原型热电偶。实际应用中，将A、B一端焊接在一起作为热电偶的测量端，置于被测温度t处，将参考端分开，用导线与显示仪表连接，参考端接触温度t0 保持不变。稳定下来。显示仪表测量的电势仅随测量温度的变化而变化。

热电偶测温条件是温度传感元件和一次仪表。热电偶直接测量温度。由两种不同成分和材料的导体组成的闭环。由于材料不同，电子密度不同，产生电子扩散，稳定平衡后产生电势。当两端存在梯度温度时，回路中就会产生电流，并产生热电动势。温差越大，电流越大。测量出热电动势即可得知温度值。热电偶实际上是一种将热能转换为电能的能量转换器。

热电偶的技术优势：热电偶测温范围宽，性能相对稳定；测量精度高，热电偶与被测物体直接接触，不受中间介质影响；热响应时间快，热电偶对温度变化响应灵活；测量范围大，热电偶可连续测量-40至+1600的温度；热电偶性能可靠，机械强度好。使用寿命长，安装方便。

电偶必须是由两种具有不同特性但满足一定要求的导体（或半导体）材料组成的环路。热电偶测量端和参考端之间必须存在温差。

不同材料的两个导体或半导体A和B焊接在一起形成闭合电路。当导体A、B的两个附着点1、2之间存在温差时，两者之间产生电动势，从而在回路中形成大电流。这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这种效应来工作的。

热电偶的热响应时间测量方法比较复杂，不同的测试条件会有不同的测量结果。这是因为它受到热电偶与周围介质之间的热交换率的影响。如果热交换率高，热响应时间就会短。为了使热电偶产品的热响应时间具有可比性，国家标准规定热响应时间应在专用的水流测试装置上测量。装置水流速度应保持在0.40.05m/s，初始温度应在5-45范围内，温度步进值应为40-50。试验过程中水的温度变化不应大于温度阶跃值的1%。被测热电偶插入深度为150mm或设计插入深度（选择较小值并在试验报告中注明）。

由于该设备的复杂性，目前只有少数单位拥有该设备。因此，国家标准规定，允许制造商和用户协商，可以采用其他测试方法，但必须在给出的数据中注明测试条件。

由于B型热电偶的热电势在室温附近很小，因此热响应时间不容易测量。因此，国家标准规定可用同规格的S型热电偶的热电极组件替换其本身的热电极组件，然后进行试验。

试验过程中，应记录热电偶输出变化到50%温度阶跃变化的时间T0.5。如有必要，可记录10% 变化的热响应时间T0.1 和90% 变化的热响应时间T0.9。记录的热响应时间应为同一试验中至少三个试验结果的平均值，每次测量结果与平均值的偏差应在10%以内。此外，产生温度阶跃变化所需的时间不应超过被测热电偶T0.5 的十分之一。记录仪器或仪表的响应时间不应超过被测热电偶T0.5的十分之一。

如何使用热电偶正确使用热电偶不仅可以准确获得温度值，而且可以保证产品合格。

还可以节省热电偶的材料消耗，既省钱又保证了产品质量。安装不正确、导热系数和时间滞后误差是热电偶使用中的主要误差。

1、 安装不当导致的错误

例如，热电偶的安装位置和插入深度不能反映炉子的真实温度。也就是说，热电偶安装位置不要太靠近门或暖气，插入深度至少应为保护管直径的810倍；热电偶保护管与炉壁之间的间隙没有填充绝缘材料，导致热量逸出或冷空气侵入炉内。因此，热电偶保护管与炉壁孔之间的间隙要用耐火泥或石棉绳等绝缘材料堵住，以防冷热。空气对流影响测温精度；热电偶冷端距离炉体太近，导致温度超过100；热电偶的安装应尽量避开强磁场和强电场，因此热电偶和电源线不宜安装在同一管道内，以免引入干扰，造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域。使用热电偶测量管道内气体温度时，热电偶必须逆着流量方向安装，并与气体充分接触。

2、 绝缘劣化引起的错误

如果热电偶是绝缘的，保护管、电缆板上污垢或盐渣过多，会导致热电偶与炉壁绝缘不良，在高温时情况更为严重。这不仅会造成热电势的损失，还会引入干扰。由此产生的误差有时会达到数百度。

3、 热惯性引入的误差

由于热电偶的热惯性，仪表的指示值滞后于被测温度的变化。

在进行快速测量时，这种效应尤其明显。因此，应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。当测温环境允许时，甚至可以将保护管去掉。由于测量滞后，热电偶检测到的温度波动幅度小于炉温波动幅度。测量滞后越大，热电偶波动幅度越小，与实际炉温的差异越大。当采用时间常数较大的热电偶进行温度测量或温度控制时，虽然仪表显示的温度波动很小，但实际炉温可能波动较大。为了准确测量温度，应选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端直径、材料密度和比热成正比。如果想要降低时间常数，除了提高传热系数外，最有效的方法就是尽量减小热端尺寸。使用时通常采用导热性能好、壁薄、内径小的材料制成的保护套。在较精确的温度测量中，采用不带保护套的裸线热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正和更换。

4、 热电阻错误

高温时，如果保护管上有一层烟灰，上面粘附有灰尘，热阻就会增大，阻碍热量的传导。此时，温度指示值将低于测量温度的真实值。因此，热电偶保护管外部应保持清洁，以减少误差。

结论这是热电偶的简介。希望这篇文章能让您对热电偶有更全面的了解。

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