热电偶电路及其原理介绍

 

一、热电偶介绍：
热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。

二、热电偶工作原理：
热电偶是一种感温元件 , 它把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端存在温度梯度时 , 回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在 Seebeck 电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端， 温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系 , 制成热电偶分度表 ; 分度表是自由端温度在 0 ℃ 时 的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此 , 在热电偶测温时 , 可接入测量仪表 , 测得热电动势后 , 即可知道被测介质的温度。

三、热电偶优点：
热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：
① 测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。
② 热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。
③ 测量范围大：热电偶从 -40~+ 1600℃ 均可连续测温。
④性能可靠， 机械强度好。
⑤ 使用寿命长，安装方便。
四、热电偶的种类及结构：
（ 1 ）热电偶的种类
热电偶有 K 型（镍铬 - 镍硅） WRN 系列， N 型（镍铬硅 - 镍硅镁） WRM 系列， E 型（镍铬 - 铜镍） WRE 系列， J 型（铁 - 铜镍） WRF 系列， T 型（铜 - 铜镍） WRC 系列， S 型（铂铑 10- 铂） WRP 系列， R 型（铂铑 13- 铂） WRQ 系列， B 型（铂铑 30- 铂铑 6 ） WRR 系列等。
（ 2 ）热电偶的结构形式：
热电偶的基本结构是热电极，绝缘材料和保护管；并 与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。在现场使用中根据环境，被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。 热电偶简单分为装配式热电偶，铠装式热电偶和特殊形式热电偶；按使用环境细分有耐 高温热电偶，耐磨热电偶，耐腐热电偶，耐高压热电偶，隔爆热电偶，铝液测温用热电偶，循环硫化床用热电偶，水泥回转窑炉用热电偶，阳极焙烧炉用热电偶，高温热风炉用热电偶，汽化炉用热电偶，渗碳炉用热电偶，高温盐浴炉用热电偶，铜、铁及钢水用热电偶，抗氧化钨铼热电偶，真空炉用热电偶，铂铑热电偶等。

热电偶也叫温差电偶，是最早出现的一种热电探测器件。其工作原理是温差电效应。例如，由两种不同的导体材料构成的接点，在接点处可产生电动势。这个电动势的大小和方向与该接点处两种不同的导体材料的性质和两接点处的温差有关。如果把这两种不同的导体材料接成回路，当两个接头处温度不同时，回路中即产生电流。这种现象称为温差电效应或塞贝克效应。 构成温差电偶的材料，既可以是金属，也可以是半导体。在结构上既可以是线、条状的实体，也可以是利用真空沉积技术或光刻技术制成的薄膜。实体型的温差电偶多用于测温，薄膜型的温差电堆（由许多个温差电偶串联而成）多用于测量辐射，例如，用来标定各类光源，测量各种辐射量，作为红外分光光度计或红外光谱仪的辐射接收元件等。
　　电路中，相隔两点间存在温差的闭合电路称为热电偶电路。

热电偶应用实例
　　热电偶电路一般可以测量温度，也可以作为传感器用。当外界温度改变时，可以进行一些控制。比如说控制水温，气温等。

　　热电偶温度计的优点
　　热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是：
　　①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
　　②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
　　③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便