當(dāng)有兩個(gè)不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B形成回路,兩端相連時(shí),只要兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度不同,一端的溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端的溫度為T0,稱為自由端(也稱為參考端)或冷端;芈分袝(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料和兩個(gè)結(jié)的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”,由兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為“熱電動(dòng)勢(shì)”。
熱電勢(shì)由兩部分組成,一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì),另一部分是單個(gè)導(dǎo)體的熱電勢(shì)。
熱電偶電路中熱電動(dòng)力的大小只與導(dǎo)體材料和兩個(gè)結(jié)的溫度有關(guān),與熱電偶的形狀和大小無關(guān)。當(dāng)熱電偶的兩個(gè)電極材料固定時(shí),熱電勢(shì)為兩個(gè)結(jié)的溫度t和t0。的功能差異。
這種關(guān)系在實(shí)際溫度測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。由于冷端t0不變,熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)只隨熱端(測(cè)量端)的溫度而變化,即某個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)某個(gè)溫度。我們只需要測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)可以達(dá)到測(cè)溫的目的。
熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成分的材料導(dǎo)體形成一個(gè)閉環(huán)。當(dāng)兩端之間存在溫度梯度時(shí),會(huì)有電流通過回路,兩端之間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),稱為Seebeckeffect。兩種成分不同的同質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于恒溫狀態(tài)。根據(jù)熱電勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系,制作熱電偶分度表;當(dāng)自由端溫度為0℃時(shí)得到分度表,不同的熱電偶有不同的分度表。
當(dāng)?shù)谌N金屬材料連接到熱電偶回路中時(shí),只要材料的兩個(gè)接頭溫度相同,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)會(huì)保持不變,即不受第三種金屬連接到回路中的影響。因此,用熱電偶測(cè)量溫度時(shí),可以連接測(cè)量?jī)x器,測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)后可以知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶在測(cè)量溫度時(shí),要求其冷端(測(cè)量端為熱端,通過導(dǎo)線與測(cè)量電路相連的一端稱為冷端)的溫度保持不變,使其熱電勢(shì)與被測(cè)溫度成正比。如果冷端(環(huán)境)溫度在測(cè)量過程中發(fā)生變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量精度。在冷端采取一定措施補(bǔ)償冷端溫度變化帶來的影響,稱為熱電偶正常冷端補(bǔ)償。用于連接測(cè)量?jī)x器的專用補(bǔ)償導(dǎo)線。
熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法;
從毫伏到溫度:測(cè)量冷端溫度,換算成相應(yīng)的毫伏值,再加到熱電偶的毫伏值上換算溫度;
從溫度到毫伏:測(cè)量實(shí)際溫度和冷端溫度,分別換算成毫伏,相減得到毫伏,即為溫度。