熱電偶原理基于托馬斯•約翰•塞貝克發現的塞貝克效應:即兩種不同的均質導體組成閉合回路,當兩個接點處于不同溫度時,回路中就有電流通過,兩接點之間就存在電勢差—Seeback effective,該電勢差與均質導體的材質和兩端的溫度有關,熱電偶就是利用這個原理來測量溫度的。
熱電偶是工業上常用的溫度檢測元件之一。其優點是:
①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響。
②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量,某些特殊熱電偶較低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),較高可達+2800℃(如鎢錸熱電偶)。
③構造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。
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,構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。
熱電偶回路中熱電動勢的大小,只與組成熱電偶的導體材料和兩接點的溫度有關,而與熱電偶的形狀尺寸無關。當熱電偶兩電極材料固定后,熱電動勢便是兩接點溫度t和t0。這一關系在實際測溫中得到了廣泛應用。因為冷端t0恒定,熱電偶產生的熱電動勢只隨熱端(測量端)溫度的變化而變化,即一定的熱電動勢對應著一定的溫度。我們只要用測量熱電動勢的方法就可達到測溫的目的。
基于塞貝克效應,國際上公認如下分度號熱電偶
導體材料 | 熱電偶分度號 | 測量溫度(℃) |
鉑銠10-鉑 | S | 0-1300 |
鉑銠13-鉑 | R | 0-1400 |
鉑銠30-鉑銠6 | B | 600-1700 |
鎳鉻-鎳硅 | K | -40-1000 |
銅-銅鎳 | T | -40-350 |
鐵-銅鎳 | J | -40-750 |
鎳鉻硅-鎳硅鎂 | N | -40-1300 |
鎳鉻-銅鎳 | E | -40-800 |
鎢錸5-鎢錸26 | W-5Re/W-26Re | 0~2300℃ |
鎢錸3-鎢錸25 | W-3Re/W-25Re | 0~2300℃ |