電子溫度計原理說明

熱電溫度計以熱電偶為測溫元件測量的與溫度相對應(yīng)的熱電動勢通過儀表顯示溫度值。 廣泛用于測定-200℃~ 1300℃范圍內(nèi)的溫度，特殊情況下可測定2800℃的高溫或4K的低溫。 具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、精度高、測溫范圍寬等特點。 熱電偶將溫度轉(zhuǎn)換為電量進行檢測，因此溫度的測量控制和溫度信號的放大轉(zhuǎn)換容易，適用于遠程測量和自動控制。 接觸式測溫法中，熱電溫度計的應(yīng)用zui很普遍。 (1)熱電偶測溫原理熱電偶測溫原理基于熱電效應(yīng)。 將兩個不同材料的導(dǎo)體a和b連接在一個閉合電路上，如果兩個觸點電氣1和2的溫度不同，當(dāng)T>T0時，在電路中產(chǎn)生熱電動勢，在電路中流過一定大小的電流，這種現(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)。 該電動勢為&ldquo； 塞貝克溫差電動勢&rdquo； 簡稱&ldquo； 熱電動勢&rdquo； EAB、導(dǎo)體a、b記為熱電極。 接點1通常焊接，測量時放置在測溫場所感受被測量溫度，因此稱為測量端(或作業(yè)端熱端)。 接點2要求溫度恒定，稱為基準(zhǔn)端(或冷端)。 兩個導(dǎo)體的組合將溫度轉(zhuǎn)換為熱電動勢的傳感器稱為熱電偶。 熱電動勢由兩種導(dǎo)體的接觸電位(帕爾貼電位)和單一導(dǎo)體的溫差電位(湯姆森電位)組成。 熱電動勢的大小與兩種導(dǎo)體材料的性質(zhì)和觸點溫度有關(guān)。 導(dǎo)體內(nèi)部的電子密度不同，當(dāng)兩種電子密度不同的導(dǎo)體a和b接觸時，電子在接觸面上擴散，電子從電子密度高的導(dǎo)體流向密度低的導(dǎo)體。 電子擴散的速度與兩個導(dǎo)體的電子密度有關(guān)，與接觸區(qū)域的溫度成正比。 假設(shè)導(dǎo)體a和b的自由電子密度為NA和NB，并且NA>NB，則電子擴散的結(jié)果是，導(dǎo)體a失去電子而帶正電，導(dǎo)體b得到電子而帶負電，在接觸面上形成電場。 該電場阻礙電子的擴散，達到動平衡時，在接觸區(qū)域形成穩(wěn)定的電位差，即接觸電位，其大小為(8.2-2)式的k<； k>； 即<； br/>； 玻爾茲曼常數(shù)，k=1.38×； 10-23J/K； e>； <； br/>； 電子電荷量，e=1.6×； 10-19 C； t>； <； br/>； 接觸部溫度、k NA、nb； <； br/>； 分別是導(dǎo)體a和b的自由電子密度。 由于導(dǎo)體的兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動勢稱為溫度差電位。 由于溫度梯度的存在，電子的能量分布發(fā)生變化，高溫端( t )的電子向低溫端( T0)擴散，高溫端電子帶正電，低溫端因得到電子而帶負電。 因此，在同一導(dǎo)體兩端也產(chǎn)生電位差，阻止電子從高溫端向低溫端擴散，電子擴散形成動態(tài)的平衡，此時確立的電位差稱為溫度差電位即湯姆森電位，其與溫度的關(guān)系為(8.2-3)式中&sigma； 湯姆遜系數(shù)表示溫差為1℃時產(chǎn)生的電動勢值，其大小與材料的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)。 由導(dǎo)體a和b構(gòu)成的熱電偶閉合電路，由于在兩個接點具有兩個接觸電位eAB(T )和eAB(T0 )，并且T>T0，因此導(dǎo)體a和b分別具有溫度差電位。 因此，閉合電路的總熱電動勢EAB(T，T0)必須是接觸電動勢和溫度差電位的代數(shù)和，即，對于(8.2-4)選定的熱電偶，在基準(zhǔn)溫度一定的情況下，總熱電動勢成為測定端溫度t的一值函數(shù)即EAB(T，T0)=f(T )。 這就是熱電偶測量溫度的基本原理。

本文熱電偶高頻詞： 電勢  測量 

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