热电偶原理基于托马斯•约翰•塞贝克发现的塞贝克效应:即两种不同的均质导体组成闭合回路,当两个接点处于不同温度时,回路中就有电流通过,两接点之间就存在电势差—Seeback effective,该电势差与均质导体的材质和两端的温度有关,热电偶就是利用这个原理来测量温度的。
热电偶是工业上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,某些特殊热电偶较低可测到-269℃(如金铁镍铬),较高可达+2800℃(如钨铼热电偶)。
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。
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。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。
热电偶回路中热电动势的大小,只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关。当热电偶两电极材料固定后,热电动势便是两接点温度t和t0。这一关系在实际测温中得到了广泛应用。因为冷端t0恒定,热电偶产生的热电动势只随热端(测量端)温度的变化而变化,即一定的热电动势对应着一定的温度。我们只要用测量热电动势的方法就可达到测温的目的。
基于塞贝克效应,国际上公认如下分度号热电偶
导体材料 | 热电偶分度号 | 测量温度(℃) |
铂铑10-铂 | S | 0-1300 |
铂铑13-铂 | R | 0-1400 |
铂铑30-铂铑6 | B | 600-1700 |
镍铬-镍硅 | K | -40-1000 |
铜-铜镍 | T | -40-350 |
铁-铜镍 | J | -40-750 |
镍铬硅-镍硅镁 | N | -40-1300 |
镍铬-铜镍 | E | -40-800 |
钨铼5-钨铼26 | W-5Re/W-26Re | 0~2300℃ |
钨铼3-钨铼25 | W-3Re/W-25Re | 0~2300℃ |