熱電偶工作原理課件

1、,1.1 熱電效應(yīng) 1.2 熱電偶的熱電勢(shì) 1.3 熱電偶回路的性質(zhì) 1.4 熱電偶測(cè)量電路 1.5 熱電偶冷端補(bǔ)償,課程內(nèi)容 Course Contents,1.1 熱電效應(yīng) 1.2 熱電偶的熱電勢(shì) 1.3 熱電偶回路的性質(zhì) 1.4 熱電偶測(cè)量電路 1.5 熱電偶的冷端補(bǔ)償,課程內(nèi)容 Course Contents,1.1 熱電效應(yīng),兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路。若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)TT0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。 熱電效應(yīng)又稱塞貝克效應(yīng)。,TT0,熱電偶是利用導(dǎo)體的“熱電效應(yīng)”制作的溫度傳器器。,回

2、路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，即 溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。,1.1 熱電效應(yīng) 1.2 熱電偶的熱電勢(shì) 1.3 熱電偶回路的性質(zhì) 1.4 熱電偶測(cè)量電路 1.5 熱電偶冷端補(bǔ)償,課程內(nèi)容 Course Contents,1.2 熱電偶的熱電勢(shì),冷端,熱端,熱電極,兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體一端焊接或絞接而成,1.2 熱電偶的熱電勢(shì),1） 接觸電勢(shì),eAB(T)導(dǎo)體A、B結(jié)點(diǎn)在溫度T 時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)； e單位電荷， e =1.610-19C； k波爾茲曼常數(shù)， k =1.3810-23 J/K ； NA、NB 導(dǎo)體A、B在溫度為T 時(shí)的電子密度。,接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的

3、電子密度有關(guān)，溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩種導(dǎo)體電子密度的比值越大，接觸電勢(shì)也越大。,1.2 熱電偶的熱電勢(shì),1）溫差電勢(shì),eA(T，T0)導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時(shí) 形成的溫差電動(dòng)勢(shì)； T，T0高低端的絕對(duì)溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫 度差為1時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)， 例如在0時(shí)，銅的 =2V/。,1.2 熱電偶的熱電勢(shì),3）回路總電勢(shì),由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點(diǎn)溫度分別為T、T0,如果TT0，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)：,NAT、NAT0導(dǎo)體A在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度； NBT、NBT0導(dǎo)體B在結(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度； A 、 B導(dǎo)

4、體A和B的湯姆遜系數(shù)。,1.1 熱電效應(yīng) 1.2 熱電偶的熱電勢(shì) 1.3 熱電偶回路的性質(zhì) 1.4 熱電偶測(cè)量電路 1.5 熱電偶冷端補(bǔ)償,課程內(nèi)容 Course Contents,1.3 熱電偶回路的性質(zhì),（1) 均質(zhì)導(dǎo)體定律,由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流(即不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì))；反之，如果有電流流動(dòng)，此材料則一定是非均質(zhì)的，即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。,（2) 中間導(dǎo)體定律,一個(gè)由幾種不同導(dǎo)體材料連接成的閉合回路，只要它們彼此連接的接點(diǎn)溫度相同，則此回路各接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和為零,如圖由A、B、C三種材料組成的閉合回路，則 E總=EAB（

5、T）+EBC（T）+ECA（T）= 0,結(jié)論：可以在回路中接入電氣測(cè)量?jī)x表，而且也允許采用任意的方法來焊接熱電偶。,1.3 熱電偶回路的性質(zhì),結(jié)論：,熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。(同材同溫總電勢(shì)為0),只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。,只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。,材料確定后，熱電勢(shì)大小只與熱電偶兩端溫度有關(guān)。如使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T，T0)就只與溫度T

6、有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)。,1.1 熱電效應(yīng) 1.2 熱電偶的熱電勢(shì) 1.3 熱電偶回路的性質(zhì) 1.4 熱電偶測(cè)量電路 1.5 熱電偶冷端補(bǔ)償,課程內(nèi)容 Course Contents,1.4 熱電偶測(cè)量電路,1)測(cè)量單點(diǎn)溫度的基本測(cè)溫線路,2) 測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間溫差的測(cè)溫線路,1.4 熱電偶測(cè)量電路,3) 測(cè)量平均溫度的測(cè)溫線路,4) 若干熱電偶共用一臺(tái)儀表的測(cè)量線路,1.1 熱電效應(yīng) 1.2 熱電偶的熱電勢(shì) 1.3 熱電偶回路的性質(zhì) 1.4 熱電偶測(cè)量電路 1.5 熱電偶冷端補(bǔ)償,課程內(nèi)容 Course Contents,1.5 熱電偶的冷端補(bǔ)償,1. 熱電偶的冷端處理與溫度補(bǔ)償,熱電偶熱電勢(shì)

7、的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè) 溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定； 熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度0為依據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。,方法： 冰點(diǎn)槽法 計(jì)算修正法 補(bǔ)正系數(shù)法 零點(diǎn)遷移法 冷端補(bǔ)償器法 軟件處理法,1.5 熱電偶的冷端補(bǔ)償,2.計(jì)算修正法,用普通室溫計(jì)算出參比端實(shí)際溫度TH，利用公式計(jì)算 例 用銅-康銅熱電偶測(cè)某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境TH中，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T，TH)=1.999mV，又用室溫計(jì)測(cè)出TH=21,查分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故 EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0) =1.999+0.8

8、32=2.831(mV) 再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度T=68。,EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0),THANK YOU,1、只要朝著一個(gè)方向奮斗，一切都會(huì)變得得心應(yīng)手。20.6.166.16.202010:0010:00:23Jun-2010:00 2、心不清則無(wú)以見道，志不確則無(wú)以定功。二二年六月十六日2020年6月16日星期二 3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:006.16.202010:006.16.202010:0010:00:236.16.202010:006.16.2020 4、與肝膽人共事，無(wú)字句處讀書。6.16.20206.16.202010:0010:0010:00:2310:00:23 5、閱讀使人充實(shí)，會(huì)談使人敏捷，寫作使人精確。Tuesday, June 16, 2020June 20Tuesday, June 16, 20206/16/2020 6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無(wú)力。10時(shí)0分10時(shí)0分16-J