《传感器与检测技术》课件-热电偶功能结构原理

传感器与检测技术热电偶的功能热电偶的结构热电偶的工作原理温度检测-热电偶1、热电偶的功能

热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。

各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。2、热电偶的结构普通热电偶铠装热电偶薄膜热电偶示意图52、热电偶的结构2、热电偶的结构热电极（热端）绝缘子保护管接线盒冷端普通型热电偶结构示意图2、热电偶的结构2、热电偶的工作原理热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶利用导体或半导体的热电效应将温度的变化转换成电动势的变化。

将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。2、热电偶的工作原理热电效应两种不同材料的导体所组成的回路称为热电偶，组成热电偶的导体称为热电极，热电偶所产生的电动势称为热电势。热电偶的两个结点中，置于温度T（t）的被测对象中的结点称之为测量端（工作端或热端）；而置于参考温度为T0（t0）的另一结点称之为参考端（自由端或冷端）。2、热电偶的工作原理热电效应

热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定。接触电势A的自由电子向B扩散，形成A到B的电场。在电场作用下，电子反向运动，动态平衡时，A与B之间的电位差就是接触电动势。热电势2、热电偶的工作原理

温差电势导体内部，热端自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。导体两端产生了一个由热端指向冷端的静电场。静电场阻止电子从热端向冷端移动，最后达到动态平衡，使导体两端产生电势，即温差电动势。热电势2、热电偶的工作原理AB

热端接触电动势冷端接触电动势A导体的温差电动势B导体的温差电动势温差电动势＜接触电动势热电势2、热电偶的工作原理tt0EAB(t)

EAB(t0)热电偶的等效电路图2、热电偶的工作原理当热电偶两电极材料确定后，热电动势便只是两接点温度的函数。当参考端温度TO恒定时，EAB(TO)=c为常数，则总的热电势就只与温度T有关系，即：

EAB(T,TO)=eAB(T)-c

=f(T)15实际应用时可通过热电偶分度表查出温度值。分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。EAB(T,TO)=EAB(T)-EAB(TO)分度表2、热电偶的工作原理

热电偶的热电动势与温度的关系表，称之为分度表。

热电偶（包括后面要介绍的金属热电阻及测量仪表）分度表是IEC（国际电工委员会）发表的相关技术标准（国际温标）。

该标准以表格的形式规定各种热电偶/阻在-271℃～2300℃每一个温度点上的输出电动势（参考端温度为0℃）。16分度表2、热电偶的工作原理17分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。分度表2、热电偶的工作原理18左边是整数，右边是零头；冷端参考温度为0℃；热电势的单位为μV。分度表2、热电偶的工作原理1、K型热电偶测量温度，热端温度t=30℃，冷端温度t0=0℃，查分度表得出E（30,0）是多少？2、K型热电偶测量温度，热端温度t，冷端温度t0=0℃，此时的热电势E（t,0）=34.461mV，查分度表得出热端温度t为多少？2、热电偶的工作原理课堂练习分度号是用来反映温度传感器在测量温度范围内温度变化对应传感器电压或电阻变化的标准列表。