熱電偶的概述

熱電偶的概述

熱電偶是工業上常用的溫度檢測元件之一，熱電偶工作原理是基于塞貝克效應(Seebeck effect) ，即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內產生熱電流的物理現象。其優點是：

1）測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。
2）測量範圍廣。常用的熱電偶從-50…+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃ (如金鐵镍铬)，最高可達+2495℃ (如钨-铼)。
3）構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

1、熱電偶測溫基本原理

熱電偶是由兩根不同材質的金屬在一端相連接而成的，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端。當測量端與參比端接觸點的溫度不同時，根據塞貝克效應(Seebeck effect)，則在回路中將出現電流，稱爲熱電流；相應的電動勢稱爲熱電勢。其方向取決于溫度梯度的方向。借助于熱電偶參考表格(IEC584 / DIN43710 / ASTM E988)，得出測量端的溫度。

常用的熱電偶材料

熱電偶傳感器 分度號	熱電極材料 正極	熱電極材料 負極
S	铂铑10	純铂
R	铂铑13	純铂
B	铂铑30	铂铑6
K	镍铬	镍矽
T	純銅	銅镍
J	鐵	銅镍
N	镍铬矽	镍矽
E	镍铬	銅镍

2、熱電偶的種類及結構形成

(1) 熱電偶的種類
常用熱電偶可分爲標准熱電偶和非標准熱電偶兩大類。所謂標准熱電偶是指國家標准規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、並有統一的標准分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標准化熱電偶在使用範圍或數量級上均不及標准化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標准化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標准生產(ITS-90國際溫標)，並指定S、B、E、K、R、J、T七種標准化熱電偶爲我國統一設計型熱電偶。

(2) 熱電偶的結構形式爲了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

1）組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
2）兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；
3）補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
4）保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

3、熱電偶冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重 (特別是采用貴金屬時)，而測溫點到儀表的距離都很遠，爲了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端(參比端)延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身並不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。