热电偶最终版

热电偶的工作原理主讲教师：姜丰长春理工大学电子信息工程学院铜丝铁丝0.000.11-0.110.00热电效应热电偶原理图两种不同材料的导体组成一个闭合电路，若两接点温度不同，在该电路中会产生电动势，这种现象称为热电效应。该电动势称为热电动势。热电动势的组成•两种导体的接触电势单一导体的温差电势温差电势很小接触电动势的数值取决于两种导体的性质和接触点的温度而与导体的形状及尺寸无关热电偶回路总热电动势总热电动势表达式则总的热电动势就只与热端温度t成单值函数关系，即0(,)()()ABABEttetCft00(,)()()ABABABEttetet0000(,)()(,)()(,)ABABBABAEttetettetett温差电势很小，可忽略不计总热电势表达式to恒定eAB（to）=C热端接触电势冷端接触电势A导体的温差电势B导体的温差电势K型热电偶分度表K型（镍铬—镍硅）热电偶温度范围（-90～1300℃）（参考端温度为0℃）0102030405060708090-0-0.000-0.392-0.777-1.156-1.527-1.889-2.243-2.586-2.920-3.242+00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.387.7372008.1378.5368.9389.3419.74510.15110.56110.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.72115.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.81739.31039.70340.09640.48840.897100041.29641.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.5549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.398—————————热电偶的基本定律•（1）中间导体定律在热点偶回路中接入第三种导体，只要该导体两端温度相等，则对热电偶回路总的热电动势无影响。同样加入第四、第五种导体后，只要其两端温度相同，同样不影响电路中的总热电动势。EABC（t,to）=EAB（t，to）第三种导体中间导体定律的证明00000(,)()()()0ABCABBCCAEttetetet000()()()ABBCCAetetet000(,)()()()ABCABBCCAEttetetet0000(,)()()()()()ABCABBCCAABABEttetetetetet当t=t0时中间导体定律的意义•根据这个定律，我们可采取任何方式焊接导线，可以将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量,且不影响测量精度。•可采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插入地方的温度相同即可。热电偶的基本定律（2）中间温度定律在热电偶测量电路中，测量端温度为t，自由端为to，中间温度为t′，则（t，to）的热电势等于（t，t′）与（t′，to）热电势代数和。即00(,)(,)(,)ABABABEttEttEtttt0t't'ABtt0t't'ABAB+中间温度定律00(,)(,)(,)ABABABEttEttEtt(,)()()ABABABEttetet00(,)()()ABABABEttetet000(,)(,)()()(,)ABABABABABEttEttetetEtt两式相加得中间温度定律的证明中间温度定律的意义•热电势只取决于冷、热接点的温度，而与热电极上的温度分布无关。•利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。补偿导线•为了使冷端不受测量端温度的影响，可将热电偶加长，但同时也增加了测量费用。所以一般采用在一定温度范围内（0～100℃）与热电偶热电特性相近且廉价的材料代替热电偶来延长热电极，这种导线称为补偿导线。补偿导线mVA'ABB'tt't0补偿导线如图所示。A′、B′为补偿导线。00(,)(,)ABABEttEtt热电偶的基本定律•(3)参考电极定律已知热电极A、B与参考电极C组成的热电偶在接点温度为（t，to）时的热电动势分别为EAC（t，to），EBC（t，to），则相同温度下，由A，B两种热电极配对后的热电动势EAB可按下面公式计算为000(,)(,)(,)ABACBCEttEttEtt参考电极定律的意义•参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的工作，只要获得有关电极与参考电极配对的热电势，那么任何两种电极配对后的热电势均可利用该定理计算，而不需要逐个进行测定。由于纯铂丝的物理化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以目前常用纯铂丝作为标准电极。–如图所示，用K型（镍铬-镍硅）热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温度，A′、B′为补偿导线，Cu为铜导线。–已知t1=40℃，t2=0.0℃，t3=20℃。–（1）当仪表指示为39.314mV时，计算被测点温度t=?–（2）如果将A′、B′换成铜导线，此时仪表指示为37.702mV，再求被测点温度t=?热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温度谢谢!