熱電偶(thermocouple)工作原理

熱電偶工作原理

向一段金屬絲施加一個電壓源時，電流從正端流向負(fù)端，金屬絲發(fā)熱，造成一部分能量損耗。托馬斯·塞貝克在1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)則是一種反向現(xiàn)象：向一段金屬絲應(yīng)用某種溫度梯度時，會產(chǎn)生一個電勢。這就是熱電偶的物理基礎(chǔ)。

熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過溫度變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號引入到控制系統(tǒng)顯示溫度。

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體A和B組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。

如何選擇熱電偶溫度傳感器?

當(dāng)我們想要測量溫度的時候，應(yīng)當(dāng)如何選擇這兩種溫度傳感器呢？

結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境狀況，尤其是要考慮現(xiàn)場電磁兼容性能，各種雜波、諧波、差模和共模干擾信號的情況。當(dāng)使用熱電偶溫度傳感器時因溫差熱電勢屬于較微弱的電信號，易受干擾從而引入測量誤差，而熱電阻溫度傳感器因為是電流信號不易受干擾，而且又因為有三線制、四線制等可以進(jìn)一步減少測量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測量范圍的前提下還具有抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)勢，還沒有熱電偶的冷端補(bǔ)償問題的麻煩。另外，現(xiàn)場一般在測溫點都是將熱電阻溫度傳感器接到變送器上再輸出給二次儀表，不怕線路長造成信號衰減，而且不必使用造價較高的補(bǔ)償導(dǎo)線，而熱電偶溫度傳感器則需要使用補(bǔ)償導(dǎo)線，這些情況下均適宜使用熱電阻。當(dāng)然熱電阻的阻值隨溫度而非線性變化會引入系統(tǒng)誤差，而且熱電阻的熱慣性略顯大些，不能夠較好的跟蹤溫度快速和大幅度的變化。為避免系統(tǒng)誤差過大，接入的二次儀表出的分辨率不宜過大。

K型熱電偶的名義化學(xué)成分

K型熱電偶作為一種溫度傳感器，通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。可以直接測量各種生產(chǎn)中從0℃到1300℃范圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。

K型熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。是目前用量罪大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和。K型熱電偶絲直徑一般為1.2～4.0mm。正極（KP）的名義化學(xué)成分為：Ni：Cr=92：12，負(fù)極（KN）的名義化學(xué)成分為：Ni：Si=99：3，其使用溫度為-200~1300℃。

K型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗養(yǎng)化性能強(qiáng)，價格便宜等優(yōu)點，能用于養(yǎng)化性惰性氣氛中廣泛為用戶所采用。不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，養(yǎng)化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱養(yǎng)化氣氛。