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1、热电偶温度计热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表 。特点：测量范围广、结构简单、使用方便、测温准确 可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，应用广 泛 。组成：热电偶（敏感元件）；测量仪表（动圈仪表或 电位差计）；连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线 及铜导线）。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器热电偶温度计测温系统示意图 热电偶示意图热电偶是工业上最常用的一种测温元件，是将温度量 转换为电势大小的热电式传感器。热电偶是由两种不同材料的导体焊接而成；导体被称 为热电极。工作端或热端：焊接的一端用来感受被测介质的温度 。自由端或冷端：与导线相连
2、端。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器1、热电偶的基本原理 一、热电效应1823年Seebeck发现，在两种不同的金属所组成的闭 合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中就要产生 热电势，称为Seebeck电势。这一物理现象称为热电效应 。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器回路的总热电势为：为热电势率或Seebeck系数，其值随电极材料和两接点的温 度而定。1、Peltier效应（接触电势）将同温度的两种不同的金属互相接触。由于不同金 属内自由电子的密度不同，在金属A和B的接触处会发生 自由电子的扩散现象，从密度大的A扩散到B；使A带正电 ， B带负电；直到在接点处建立了强度充分的
3、电场，能 够阻止电子扩散达到平衡为止。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器接触电势的计算（依据电子理论）：化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器K波尔兹曼常数， e电子电荷量， 分别为电极A，B的自由电子密度 T，T0接触处的绝对温度（K）1、Thomson效应（温差电势）假设在一匀质棒状导体的一端加热，则沿此棒状导体 有一温度梯度。导体内的自由电子将从高温端向低温端 扩散，并在温度较低一端积聚起来，使棒内建立起一电 场。当该电场对电子的作用力与扩散力相平衡时，扩散 作用停止，电场产生的电势称为Thomson电势（温差电势 ）。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器温差电势的计算：化工
4、仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器称为Thomson系数，表示温差为一度时所产生的电势值；其 大小与材料的性质和导体两端的平均温度有关。温差电势远小于接触电势，常把它忽略掉。回路的 总热电势为：说明：当A，B材料固定后，热电势是接点温度T和T0的函 数之差。如果一端温度T0保持不变，即EAB(T0)为常数，则热 电势EAB(T,T0)就成为温度T的单值函数了，而和热电偶的 长短及直径无关。只要测出热电势的大小，就能判断出 测温点的温度。若组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两 接点温度如何，闭合回路中的总热电势为0。若热电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同， 闭合回路中的总热电势为0
5、。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器2、插入第三种导线的问题 化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器热电偶测温，必须要用某些仪表来测量热电势的数 值。而仪表往往又要远离测温点，这就要接入导线C， 这样就在A、B所组成的热电偶回路中加入了第三种导线 ，而第三种导线的接入又构成了新的接点，第三种导线 的引入会不会影响热电偶的热电势？分析:再来分析下图：化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器电路中的2、3接点温度相同且 为t0，则电路中的总电势：若A、B、C三种金属丝组成一 个闭合回路，各接点温度相同 ，则回路中的总热电势为0。说明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所 产生的热电
6、势数值并无影响。不过必须保证引入线两端 的温度相同。同理，在热电偶回路中串入更多种导线，只要引入线 两端温度相同，也不影响热电偶所产生的热电势数值。化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器3、补偿导线的选用 由热电偶的测温基本原理知道，只有当热电偶的冷 端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数。实际情况是：工作端与冷端离得很近，而且冷端又 暴露在空间，受周围环境温度的影响，冷端温度难以恒 定。 解决方法：化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器可以把热电偶的冷端做得很长，使冷端远离工作端， 但这样会消耗很多贵重的金属材料，不经济。可以采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来 ，这种专用导线称为“补偿导线”。不同的热电偶所用 的补偿导线也不同。
