溫度類儀表培訓(xùn)資料-文庫吧
2025-03-05 21:43 本頁面
【正文】 ★熱電偶的常用材料與結(jié)構(gòu) ★冷端處理及補償 ★熱電偶的選擇、安裝使用和校驗 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和 B組合成如圖所示閉合回路 ， 若導(dǎo)體 A和 B的連接處溫度不同 （ 設(shè) T＞ T0） ， 則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生 ， 也就是說回路中有電動勢存在 ， 這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng) 。 這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克 （ See－ back） 發(fā)現(xiàn) ,所以又稱西拜克效應(yīng) 。 熱電偶原理圖 T T0 A B 一、熱電偶的工作原理 回路中所產(chǎn)生的電動勢 ， 叫熱電勢 。熱電勢由兩部分組成 ， 即溫差電勢和接觸電勢 。 熱端 自由端 1. 接觸電勢 + A B T eAB(T) BAAB NNekTTe ln)( ?eAB(T)——導(dǎo)體 A、 B結(jié)點在溫度 T 時形成的接觸電動勢； e——單位電荷， e = 1019C； k——波爾茲曼常數(shù)， k = 1023 J/K ； NA、 NB ——導(dǎo)體 A、 B在溫度為 T 時的電子密度。 接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。 A eA(T,To) To T eA(T， T0)——導(dǎo)體 A兩端溫度為 T、 T0時形成的溫差電動勢； T， T0——高低端的絕對溫度； σA——湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體 A兩端的溫度差為 1℃ 時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在 0℃ 時，銅的 σ =2μV/℃ 。 2. 溫差電勢 ?),(0TTe A溫差電勢原理圖 由導(dǎo)體材料 A、 B組成的閉合回路 ， 其接點溫度分別為 T、 T0,如果T＞ T0， 則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢 ， 回路總電勢： T0 T eAB(T) eAB(T0) eA(T,T0) eB(T,T0) A B 3. 回路總電勢 ),(),()()(),( 0000 TTeTTeTeTeTTE BAABABAB ????NAT、 NAT0——導(dǎo)體 A在結(jié)點溫度為 T和 T0時的電子密度； NBT、 NBT0——導(dǎo)體 B在結(jié)點溫度為 T和 T0時的電子密度； σA 、 σB——導(dǎo)體 A和 B的湯姆遜系數(shù)。 根據(jù)電磁場理論得 結(jié)論 (4點 )： EAB(T,T0)=EAB(T )EAB(T0 )=f(T )C=g(T ) 由于 NA、 NB是溫度的單值函數(shù) dTNNekTTE TT BAAB ??0ln),( 0在工程應(yīng)用中，常用實驗的方法得出溫度與熱電勢的關(guān)系并做成表格，以供備查。由公式可得： EAB(T, T0)= EAB(T)EAB(T0) = EAB(T)EAB(0)[EAB(T)EAB(T0)] = EAB(T， 0)EAB(T0， 0) 熱電偶的熱電勢，等于兩端溫度分別為 T 和零度以及 T0和零度的熱電勢之差。 導(dǎo)體材料確定后 ， 熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān) 。 如果使 EAB(T0)=常數(shù) ， 則回路熱電勢 EAB(T，T0)就只與溫度 T有關(guān) ， 而且是 T的單值函數(shù) ， 這就是利用熱電偶測溫的原理 。 只有當熱電偶兩端溫度不同 ,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。 熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細無關(guān)。 只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體 (或半導(dǎo)體 )才能組合成熱電偶；相同材料不會產(chǎn)生熱電勢，因為當 A、 B兩種導(dǎo)體是同一種材料時， ln(NA/NB)=0，也即 EAB(T， T0)=0。 對于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路 ， 接點溫度分別為 T T2 、 … 、 Tn ， 冷端溫度為零度的熱電勢 。 其 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路 ， 不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度 ， 回路中沒有電流 (即不產(chǎn)生電動勢 )；反之 ，如果有電流流動 ， 此材料則一定是非均質(zhì)的 ， 即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極 。 二、熱電偶回路的性質(zhì) 1. 均質(zhì)導(dǎo)體定律 E總 =EAB（ T） +EBC（ T） +ECA（ T） = 0 三種不同導(dǎo)體組成的熱電偶回路 T A B C T T 2. 中間導(dǎo)體定律 一個由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點溫度相同，則此回路各接點產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和為零。 如圖，由 A、 B、 C三種材料組成的閉合回路，則 兩點結(jié)論： l） 將第三種材料 C接入由 A、 B組成的熱電偶回路 ， 如
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