什么是热电偶，它的工作原理是什么？

热电偶的工作原理是什么？~

　　热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。
　　
　　热电偶工作原理：
　　
　　两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
　　
　　热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
　　
　　（1）热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；
　　
　　（2）热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
　　
　　（3）当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
　　
　　热电偶的基本构造：
　　
　　工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。
　　
　　一、常用热电偶丝材及其性能
　　
　　1、铂铑10－铂热电偶（分度号为S，也称为单铂铑热电偶）
　　
　　该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂；它的特点是：
　　
　　（1）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；
　　
　　（2）精度高，它是在所有热电偶中，准确度等级最高的，通常用作标准或测量较高的温度；
　　
　　（3）使用范围较广，均匀性及互换性好；
　　
　　（4）主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。
　　
　　2、铂铑13－铂热电偶（分度号为R，也称为单铂铑热电偶）
　　
　　该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，同S型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界，作为高温热电偶用得最多，而在中国，则用得较少；
　　
　　3、铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为B，也称为双铂铑热电偶）
　　
　　该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变化的影响；长期使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。
　　
　　B型热电偶适宜在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空气氛中的短期使用；即使在还原气氛下，其寿命也是R或S型的10～20倍；由于其电极均由铂铑合金制成，故不存在铂铑－铂热电偶负极上所有的缺点、在高温时很少有大结晶化的趋势，且具有较大的机械强度；同时由于它对于杂质的吸收或铑的迁移的影响较少，因此经过长期使用后其热电势变化并不严重、缺点价格昂贵（相对于单铂铑而言）。
　　
　　4、镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为K）
　　
　　该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金（有些国家的产品负极为纯镍）。可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。
　　
　　K型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。
　　
　　5、镍铬硅－镍硅热电偶（分度号为N）
　　
　　该热电偶的主要特点是：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好，另外，在400～1300℃范围内，N型热电偶的热电特性的线性比K型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工。
　　
　　6、铜－铜镍热电偶（分度号为T）
　　
　　T型热电电偶,该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金（也称康铜），其主要特点是：在贱金属热电偶中，它的准确度最高、热电极的均匀性好；它的使用温度是-200～350℃，因铜热电极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏度比较高，铜－康铜热电偶还有一个特点是价格便宜，是常用几种定型产品中最便宜的一种。
　　
　　7、铁－康铜热电偶（分度号为J）
　　
　　J型热电偶,该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜（铜镍合金），具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中，温度范围从-200～800℃，但常用温度只是500℃以下，因为超过这个温度后，铁热电极的氧化速率加快，如采用粗线径的丝材，尚可在高温中使用且有较长的寿命；该热电偶能耐氢气（H2）及一氧化碳（CO）气体腐蚀，但不能在高温（例如500℃）含硫（S）的气氛中使用。
　　
　　8、镍铬－铜镍（康铜）热电偶（分度号为E）
　　
　　E型热电偶是一种较新的产品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金（康铜），其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应用范围虽不及K型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的限制条件与K型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是：

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

1．热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

热电偶是工业测温常用的仪表，由于比热电阻等测温范围更宽，应用广泛。

热电偶测温示意图

1.热电偶是温度测量仪器中常用的温度测量元件。它直接测量温度，将温度信号转换为热电势信号，将信号引入控制系统，通过温度变送器转换为4-20ma显示温度。

⒉热电偶温度测量的基本原理是，当两端有温度梯度时，电流通过两种不同成分的材料导体A和B。此时，两端之间存在电势-热电势，即所谓的塞贝克效应。

3.热电偶电极A、B两个接头通常采用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接。焊点应光滑、直径小、接触良好、牢固，以提高热电偶的灵敏度和耐久性。

4.两种不同成分的均质导体为热电极，高温端为工作端T，低温端为自由端T，通常在恒温下。电势的方向和大小与导体材料和两个连接点的温度有关。

这种现象被称为热电效应，由两个导体组成的电路被称为热电偶，这两个导体被称为热电极，电势被称为热电势。根据热电势与温度之间的函数关系制作热电偶分度表;

5.热电偶的热电位是热电偶工作端温度函数的差异，而不是热电偶冷端和工作端温差的函数。当热电偶材料均匀时，仅与热电偶材料的成分和两端温差有关。当确定热电偶的两个热电偶丝材料成分时，热电偶的热电位仅与热电偶的温差有关;如果热电偶的冷端温度保持在1，热电偶的热电位只是工作端温度的单值函数。

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
1．热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
2．热电偶的种类及结构形成
（1）热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3．热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到 仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。

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三都水族自治县19118265941： 热电偶的工作原理 - ？
连弯和血： 当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为T0 ,称为自由端(也称参考端)或冷端,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与...

三都水族自治县19118265941： 热电偶温度计的工作原理的是什么? - ？
连弯和血： 热电偶测温的基本原理是热电效应.把任意两种性质不同的导体或半导体连接成闭合回路,如果两接点的温度不同,在回路中就会产生热电动势,形成热电流,这就是热电效应.热电偶就是用两种性质不同的金属材料一端焊接而成的.焊接的一端叫做热端(测量端),未焊接的一端叫做冷端(参考端).如果冷端(参考端)温度恒定不变,则热电势的大小和方向只与两种材料的特性和热端(测量端)有关,且热电势与温度之间有一固定的函数关系,利用这个关系及相关显示仪表即可测量出温度. 缘于 →( pt100.date )热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管.、接线盒等主要部分构成.

三都水族自治县19118265941： 热电偶的工作原理是什么? ？
连弯和血： 您好,据我所知热电偶的工作原理是2两点的温度不同时,回路中就会产生热电势,因而就有电流产生,电流表就会发生偏转,这一现象称为热电效应(塞贝克效应),产生的电势、电流分别叫热电势、热电流.希望我的回答能够帮助到您.

三都水族自治县19118265941： 热电偶的工作原理是什么呢? ？
连弯和血： 当我们把两种不同金属熔接在一起的时候,由于对原子束缚能力的差异会导致两种金属之间形成电势差,一侧负电一侧正电,这就是热电偶的基本原理了

三都水族自治县19118265941： 热电偶以及热电阻以及测温原件的工作原理? - ？
连弯和血： 工作原理、两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势.热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用...

三都水族自治县19118265941： 热电偶工作原理 - ？
连弯和血： 热电效应.两种不同的导体A与B串接成一闭合回路,就有两个结合点,点1和点2.如果两结合点出现温差,回路中就有电流产生.这种由于温度不同而产生的电动势的现象称为热电效应.

三都水族自治县19118265941： 热电偶温度计的工作原理的是什么?本人的理解是:热电偶温度计的工作原理是以热电效应原理为基础将温度变化转化为热电势变化进行温度测量.大家认为本... - ？
连弯和血：[答案] 热电偶温度计的工作原理: 两种不同的导体接触构成回路时,回路中将产生电势,这种电势的大小直接与两个接点之间的温度差有关,这种现象称为热电效应.利用热电效应制成的感温元件就是热电偶,利用热电偶作为感温元件组成的温度计就是热...

三都水族自治县19118265941： 热电偶温度传感器原理是什么? ？
连弯和血： 热电偶温度传感器原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来,构成一个闭合回路.由于两种不同金属所携带的电子数不同,当两个导体的二个执着点之间存在温差时,就会发生高电位向低电位放电现象,因而在回路中形成电流,温度差越大,电流越大,这种现象称为热电效应,也叫塞贝克效应.热电偶就是利用这一效应来工作的.

三都水族自治县19118265941： 什么叫作热电偶电路,它又有什么作用?？
连弯和血： 热电偶也叫温差电偶,其工作原理是温差电效应 由两种不同的导体材料构成的接点,在接点处可产生电动势.这个电动势的大小和方向与该接点处两种不同的导体材料的性质和两接点处的温差有关.如果把这两种不同的导体材料接成回路,当两个接头处温度不同时,回路中即产生电流.这种现象称为温差电效应, 电路中,相隔两点间存在温差的闭合电路称为热电偶电路 热电偶电路一般可以测量温度,也可以作为传感器用.当外界温度改变时,可以进行一些控制.比如说控制水温,气温等.