熱電偶測溫原理

測溫原理：使用熱電偶時，通常利用其中一個結(jié)點作為測量端（熱端），用于吸收熱輻射而產(chǎn)生“溫升”，而另一結(jié)點作為參考端（冷端），并維持恒溫。下圖為簡單測試原理結(jié)構(gòu)圖。通過檢測電流的大小就可以探測熱輻射的大小，繼而完成測溫。

1．熱電偶測溫基本原理??

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。?

A，B?兩種導體，一端通過焊接形成結(jié)點，為工作端，位于待測介質(zhì)。另一端接測溫儀表，為參考端。為更好地理解下面的內(nèi)容，我們將以上測溫回路中形成的熱電動勢表示為EAB（T1，T0），理解為：A、B兩種導體組成的熱電偶，工作端溫度為T1，參考端溫度為T0，形成的熱電動勢為EAB（T1，T0）。???????

需要特別強調(diào)的是：熱電偶測溫，歸根結(jié)底是測量熱電偶兩端的熱電動勢。測量儀表能夠讓我們看到溫度數(shù)值，是因為它已經(jīng)將熱電動勢轉(zhuǎn)換成了溫度。?

圖中，工作端溫度T1，?A、B與C、D連接處溫度為T2，?測量儀表端（參考端）溫度為T0。?

我們可以把總回路的總電動勢E?分成兩段熱電動勢的和，即A、B為一段，熱電動勢為EAB（T1，T2），C、D為另一段，熱電動勢為ECD（T2，T0），?即：?

E=?EAB（T1，T2）+?ECD（T2，T0）????????????（熱電偶中間導體定律）???（1）?

在上圖中，如果C、D的材質(zhì)和A、B完全一樣，即C即為A，D即為B，相當于熱電偶A、B?在T2（中間溫度）處產(chǎn)生了一個連接點，此時，回路總電勢為：??

E=?EAB（T1，T2）+?EAB（T2，T0）=?EAB（T1，T0）????（熱電偶中間溫度定律）???（2）??

從式（2）我們可以看出，只要是相同的熱電偶，中間產(chǎn)生了連接點，則總電勢與連接點的溫度（中間溫度）無關(guān)，而只與工作端和參考端的溫度有關(guān)。這正是我們希望得到的。我們在熱電偶布線中，不需要考慮中間有沒有連接點，也不需要考慮連接點的溫度，而是和一根熱電偶連接到介質(zhì)和測量儀表一樣。

再來比較式（2）和式（1）。如果我們能找到某種材料C、D，它能滿足：???????????????

ECD（T2，T0）=?EAB（T2，T0）??????????????????????????????????（3）??????????

則式（1）成為：???????

E=?EAB（T1，T2）+?ECD（T2，T0）=?EAB（T1，T2）+?EAB（T2，T0）=?EAB（T1，T0）????????（4）?????????????????

滿足式（3）的材料C、D我們稱為熱電偶A、B的補償導線。???????

式（4）還告訴我們，使用了補償導線，我們將T2延伸到了T0，但最后我們的測量結(jié)果與T2無關(guān)，這樣我們也可以理解為，因為我們使用了導線C、D，是它補償了T2處連接所產(chǎn)生的附加電勢，而使得我們最終測量不需要再考慮T2，這也是C、D為什么叫補償導線的原因，

2．熱電偶冷端的溫度補償??

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴?金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷?端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。??

在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。