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(gè)電壓源時(shí)，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(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)。這就是熱電偶的物理基礎(chǔ)。

熱電偶（thermocouple）是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過溫度變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(hào)引入到控制系統(tǒng)顯示溫度。

熱電偶測(cè)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(shí)，回路中就會(huì)有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì)，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(cè)量溫度的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)如何選擇這兩種溫度傳感器呢？

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況，尤其是要考慮現(xiàn)場(chǎng)電磁兼容性能，各種雜波、諧波、差模和共模干擾信號(hào)的情況。當(dāng)使用熱電偶溫度傳感器時(shí)因溫差熱電勢(shì)屬于較微弱的電信號(hào)，易受干擾從而引入測(cè)量誤差，而熱電阻溫度傳感器因?yàn)槭请娏餍盘?hào)不易受干擾，而且又因?yàn)橛腥€制、四線制等可以進(jìn)一步減少測(cè)量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測(cè)量范圍的前提下還具有抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，還沒有熱電偶的冷端補(bǔ)償問題的麻煩。另外，現(xiàn)場(chǎng)一般在測(cè)溫點(diǎn)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(zhǎng)造成信號(hào)衰減，而且不必使用造價(jià)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(huì)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?？梢灾苯訙y(cè)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(dòng)勢(shì)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(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，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。