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1、热电偶原理测温及其应用定则,过程控制系统教学辅助资料,1.3.2 工业常用接触式测温仪表,一、热电偶（Thermocouple）热电偶传感器在工业中使用极为广泛。其主要优点是测温精度高；热电动势与温度在小范围内基本上呈单值、线性关系；稳定性和复现性较好，响应时间较快；测温范围宽。热电偶常用测温上限可达1600，低温可达-200。1、热电偶温度计的工作原理 热电偶测温的基本原理是热电效应。两根不同材料的金属导体两端连接在一起，当1点与2点的温度不同时（TT0），则回路中就会产生热电势，这种物理现象称为热电效应。热电偶原理图接触电势原理图,在实际应用中，温度为T的一侧是被测温度侧，又称电偶工作端或
2、热端；T0的一侧是参考温度侧，又称电偶参考端或冷端。根据以上所述，可以得出下面几点结论：1）凡是两种不同性质的导体材料均可制成热电偶。2）热点偶所产生的热电势在热电极材料一定的条件下，仅决定于测量端和参考端的温度，而与电极形状无关。3）热点偶参考端温度必须保持恒定，最好保持为0。其它温度计相比，热电偶温度计具有如下特点：1）热电偶可将温度量转换成电量进行检测,因此对于温度的测量、控制,以及对温度信号的放大、变换等都很方便;2）结构简单,制造容易,价格便宜;3）惰性较小,测温准确可靠,测温范围广;4）大多数热电偶性能都相当稳定,并有较好的互换性。5）必须有参考端,并且温度要保持恒定;,2、热电偶
3、的应用定则,1）均质导体定则 由同一种匀质导体(电子密度处处相同)组成的闭合回路中,不论导体的截面、长度以及各处的温度分布如何,均不产生热电势。这条定则说明：两种材料相同的热电极不能构成热电偶。2）中间导体定则 在热电偶回路中接入第三种导体,只要与第三种导体相连接的两端温度相同,接入第三种导体后,对热电偶回路中的总电势没有影响。3）中间温度定则 它是指热电偶在两接点温度为T、T0时的热电势等于该热电偶在两接点温度分别为T、Tn 和Tn、T0时相应热电势的代数和。,3、热电偶结构及标准化热电偶,工业热电偶结构图,K,S,4、冷端温度处理,在热电偶的分度表中或分度检定时,冷端温度都保持在0;在使用
4、时,往往由于环境和现场条件等原因,冷端温度不能维持在0(To0),使热电偶输出的电势值产生误差,因此需要对热电偶冷端温度进行处理。1）补偿导线法 一种类型的补偿导线只能同相应的热电偶配套使用，而且有正负极，极性不可以接反。2）计算修正法 当用补偿导线把热电偶冷端延长到某一温度T0 处以后，由于To通常是环境温度且有 To0，因此还需要对冷端温度进行修正。假设被测温度为T，热电偶冷端温度为T0，所测得的电势值为EAB（T,T0）。根据中间温度定则有：利用热电偶分度表先查出EAB（T0，0）的数值，就可以计算出真实电势EAB（T,0）的数值，按照该值再查询分度表，即可得出被测温度T。,例,用K型热
5、电偶在冷端温度为25时，测得热电势为34.36mV，求热电偶热端的实际温度。解：查K型热电偶分度表知EAB（25，0）=1.00 mV，测得EAB（T,25）=34.36mV，则再查询分度表知，35.36mV所对应的实际温度为851。（温度区间内查表按线性插值公式计算）,3）电路补偿法,热电偶原理图,接触电势：,回路电势差：,接触电势原理图,热电偶接入第三种导体,因为,所以,习题,1、室温20，采用K型热电偶测量某物体温度。与其相配的显示仪表无冷端补偿功能。测量电路如图所示，当仪表指示为100时，求被测物体的温度T。（已知：E（20,0）=0.798mV;E（80,0）=3.266mV;E（100,0）=4.095mV;E（120,0）=4.919mV）。119,2、室温20，采用K型热电偶测量某物体温度。与其相配的显示仪表具有冷端补偿功能。测量电路如上图所示，当仪表指示为100时，此时用万用表测量热电偶的实测热电势为多少？（已知：E（20,0）=0.798mV;E（80,0）=3.266mV;E（100,0）=4.095mV;E（120,0）=4.919mV）。3.297,
