热电偶测温原理及应用详解 共33页
热电偶测温的原理
热电偶测温的原理热电偶是一种常用的温度测量装置，广泛应用于工业控制、实验室研究以及家用电器等领域。
其原理基于热电效应，利用两种不同金属的热电势差随温度变化的特性来测量温度。
热电偶由两种不同金属的导线组成，通常是铜和铜镍合金。
这两根导线的一端通过焊接或者紧密连接在一起，形成热电偶的测温点，称为热电极。
另一端则分别与测温仪表的正负极连接。
热电偶的工作原理是基于热电效应。
热电效应是指当两种不同金属的导线形成闭合回路时，如果两端温度不同，就会在回路中产生电动势。
这种现象被称为“塞贝克效应”。
具体来说，当热电极的一端的温度高于另一端时，热电极产生的电动势会随着温度差的增大而增大。
热电偶测温的原理可以简单地解释为：当被测温度与热电极的连接点温度不同时，由于两个金属之间的热电势差发生变化，就会在热电偶回路中产生电流。
通过测量这个电流的大小，我们可以得到热电极的温度，从而得知被测温度。
需要注意的是，热电偶测温的原理并不是通过测量电压来获得温度值，而是通过测量电流大小来推算温度。
由于热电偶的电阻很小，因此在实际应用中，通常采用电压测量方式来间接测量电流，进而获得温度值。
热电偶测温的优点之一是其响应速度快，可以迅速反映出被测温度的变化。
此外，热电偶的测温范围广，可覆盖从低温到高温的各种应用场景。
另外，由于热电偶是一种被动传感器，不需要外部供电，因此具有较高的可靠性和稳定性。
然而，热电偶测温也存在一些不足之处。
首先，热电偶的测量精度受到很多因素的影响，如环境温度、导线长度、接头质量等。
其次，由于热电偶的电压信号较小，易受干扰，因此需要进行信号放大和滤波处理。
此外，热电偶对温度的测量范围和精度也存在一定限制。
热电偶测温是一种常用的温度测量方法，其原理基于热电效应，通过测量热电偶回路中的电流大小来推算温度。
虽然存在一些不足之处，但热电偶测温具有快速响应、广泛应用等优点，广泛应用于各个领域。
通过了解热电偶测温的原理，我们可以更好地理解其工作原理和应用场景，为温度测量提供可靠的方法。
热电偶原理测温及其应用定则
2、 室温20℃，采用K型热电偶测量某物体温度。与其相配的显示仪表 具有冷端补偿功能。测量电路如上图所示，当仪表指示为100℃时，此 时用万用表测量热电偶的实测热电势为多少 ？（已知： E （ 20,0 ） =0.798mV; E （ 80,0 ） =3.266mV; E （ 100,0 ） =4.095mV; E （ 120,0 ） =4.919mV）。3.297
热电偶原理图 接触电势原理图
在实际应用中，温度为T的一侧是被测温度侧，又称电偶工作端或热 端；T0的一侧是参考温度侧，又称电偶参考端或冷端。 根据以上所述，可以得出下面几点结论： 1） 凡是两种不同性质的导体材料均可制成热电偶。 2） 热点偶所产生的热电势在热电极材料一定的条件下，仅决定于 测量端和参考端的温度，而与电极形状无关。 3）热点偶参考端温度必须保持恒定，最好保持为0℃。
E AB (T , T0 ) E AB (T ) E AB (T0 ) f (T ) f (T0 )
回路电势差：
接触电势原理图
＋ —
NA>NB 电子扩散方向→
ห้องสมุดไป่ตู้
热电偶接入第三种导体
E ABC (T , T0 ) E AB (T ) E BC (T0 ) ECA (T0 )
E AB (T , T0 ) E AB (T , Tn ) E AB (Tn , T0 )
3、热电偶结构及标准化热电偶
K,S
1-出线孔密封圈；2-出线孔螺母；3-链 环；4-盖；5-盖的密封圈；6-接链座； 7-接线盒；8-保护套管；9-热电极绝缘 子；10-热电偶测量端
工业热电偶结构图
4、冷端温度处理
因为 kT0 N BT 0 kT0 N CT 0 kT0 N BT 0 EBC (T0 ) ECA (T0 ) ln ln ln E AB (T0 ) e N CT 0 e N AT 0 e N AT 0
热电偶测温原理及应用论文
热电偶测温原理及应用论文热电偶是一种常用的温度测量装置，其原理是基于热电效应。
热电偶由两种不同材料的导线组成，当两种导线连接在两个不同温度的点上时会产生热电动势。
这个热电动势与两个温度之间的温差成正比，因此可以通过测量热电动势来确定目标温度。
热电偶的应用范围非常广泛，包括工业生产、科研领域以及日常生活中的温度测量。
在工业生产中，热电偶通常用于实时监测和控制生产过程中的温度，如热处理、熔炼和焊接等。
在科研领域，热电偶被广泛应用于各种实验和研究中，如材料性能测试、生物学实验和地质勘探等。
此外，热电偶也被广泛用于家用电器中，如烤箱、电磁炉和温度计等。
热电偶的测温原理是基于热电效应的，热电效应是指当两个不同导电材料的接触处形成温差时，会产生一个电动势。
这个电动势与温差成正比，可用来测量温度。
热电偶由两种不同的导体组成，一种是铂-铑合金，另一种是铜、铁、镍或康铜等金属。
当这两种导体连接在两个不同温度的点上时，由于热电效应会产生一个热电动势，这个热电动势与两个温度之间的温差成正比。
热电偶的工作原理可用温度-电动势关系表达，常用公式为：\[E = S(T_2 - T_1)\]其中，E为热电动势，S为热电偶的灵敏度（也称为热电系数），T1和T2分别为热电偶的两个测温端温度。
根据热电偶的工作原理，可以通过测量热电动势来确定目标温度。
这通常通过将热电偶连接到一个电子测温仪或数据采集系统上，并根据热电动势的大小来计算出目标温度。
由于热电偶可以在较宽的温度范围内工作，并且具有较高的灵敏度和快速响应特性，因此在许多需要精确温度测量的场合都得到了广泛的应用。
热电偶具有许多优点，例如尺寸小、成本低、响应速度快、可在较宽的温度范围内工作等。
另外，由于热电偶可以直接测量温度差，因此可以减小由于环境温度变化引起的误差。
但是在应用中也有一定的局限性，如热电偶测温精度受到温度非线性、外界干扰、杂散热和接触电势等因素的影响。
由于热电偶的广泛应用和重要性，关于热电偶测温原理及其应用的研究论文也层出不穷。
热电偶测温的应用原理
热电偶测温的应用原理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。
热电偶测温原理及其应用
题目：热电偶测温原理及其应用姓名：学号：专业：无机非金属材料工程班级: 无非一班院（系）：材料学院指导教师：一、热电偶简介热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件.它广泛用来测量-200 ℃~1300 ℃范围内的温度，特殊情况下，可测至2800 ℃的高温或4K 的低温。
它具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。
由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制、以及对温度信号的放大变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。
在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。
二、热电偶测温原理1.定义: 由两种导体组合而成,将温度转化为热电动势的传感器叫做热电偶。
2.测温原理: 热电偶的测温原理基于热电效应。
将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温度不同时，如果T ＞T 0，在回路中就会产生热电动势，在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为热电效应。
热电动势记为E AB，导体A 、B 称为热电极。
接点1 通常是焊接在一起的，测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热端）。
接点2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。
3.热电效应导体A 和B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由e AB (T) 与e AB (T0 )两个接触电势，又因为T ＞T0，在导体A 和B 中还各有一个温差电势。
所以闭合回路总热电动势E AB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和.4.闭合回路总热电动势对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度T 的单值函数，即E AB ( T , T 0 )= f ( T ) 。
这就是热电偶测量温度的基本原理。
在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。
三、有关热电偶测温的基本原则1、均质导体定则:由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积，长度以及温度分布如何均不产生热电动势。
热电偶热电阻测温应用原理
热电偶热电阻测温应用原理热电偶测温的应用原理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。
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。
热电偶工作原理及简图
热电偶工作原理及简图
热电偶是一种常用的温度测量仪器，它利用热电效应来测量温度。
热电偶由两
种不同金属导线焊接在一起制成，当两种金属导线的焊点处于不同温度时，就会产生热电势差，从而产生电流。
这种电流与焊点的温度差成正比，因此可以通过测量电流来间接测量温度。
热电偶的工作原理主要基于两种热电效应，塞贝克效应和泊松效应。
塞贝克效
应是指当两种不同金属导体形成闭合回路时，如果两个焊点处于不同温度，就会在闭合回路中产生电动势。
而泊松效应则是指当两种不同金属导体形成开路时，如果两个焊点处于不同温度，就会在开路中产生电动势。
热电偶的工作原理可以用一个简单的示意图来说明，两种不同金属导线A和B
焊接在一起，形成闭合回路。
当焊点处于不同温度时，就会在闭合回路中产生电动势，从而产生电流。
通过测量这个电流的大小，就可以间接测量焊点的温度差，进而得知温度。
热电偶的工作原理虽然简单，但是其测量温度的精度很高，可以达到几个小数
点的精度。
因此，在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用。
热电偶的优点还包括响应速度快、结构简单、成本低廉等，因此被广泛应用于各种温度测量场合。
总之，热电偶是一种利用热电效应来测量温度的仪器，其工作原理简单而精确，因此在各种工业生产和科学研究中得到了广泛的应用。
通过测量热电偶产生的电流，可以间接测量温度，其测量精度高，响应速度快，结构简单，成本低廉，是一种非常实用的温度测量仪器。
热电偶测温实验原理
热电偶测温实验原理一、什么是热电偶热电偶是一种常用的温度测量传感器，基于热电效应和材料导电性温度系数之间的关系工作。
热电偶由两个不同的金属或金属合金组成，其两端被紧密地连接在一起，并浸泡在测量的温度介质内。
当两端存在温度差时，由于温度差激励下导体内部产生热电动势，进而在热电偶两端产生一个微弱的电信号。
二、热电偶的特性热电偶具有如下特性：1.灵敏度高：热电偶产生的电信号与温度变化呈线性关系，敏感度较高。
2.可靠性高：热电偶材料具有较高的稳定性和耐腐蚀性，使用寿命长。
3.测量范围广：热电偶温度测量范围可达-200℃ ~ 2300℃，可适用于当前众多行业的高、低温度测量。
4.抗电磁干扰：热电偶信号的幅度较小，且存在热电偶两端相反的电信号，具有很好的抗电磁干扰性。
三、热电偶测温实验原理1.实验原理热电偶的测温原理是基于热电效应原理。
当两个不同导电材料连接在一起形成一个回路时，被测量的物体部分与回路的一端（冷端）相接触，另一端（热端）则与较高温度物体相接触，两侧温差产生的热电动势使电荷通过回路。
在热电偶测量中，测量实际上是测量热电偶两端的电压。
热电偶两端产生的电压信号与热电偶的参考电极温度相对应，经过校准后即可获得被测物体的温度。
2.实验材料实验中需要的材料如下：•热电偶•稳压电源•文件夹•油浴3.实验步骤实验步骤如下：1.将热电偶连接成功能齐全的读数器或万用表。
2.将热电偶中的端线用文件夹夹紧，并通电预热10分钟左右。
3.准备一个油浴，油浴温度可以通过稳压电源进行控制。
4.将热电偶热端浸入油浴中，记录热端的温度。
5.随着油浴在热端降温，记录相应的热电偶温度，形成温度时间序列数据。
6.实验完成后，通过数据处理和分析，得到温度的变化数字表格，可以绘制温度时间曲线，明确温度变化趋势。
四、总结热电偶是一种可靠、灵敏的温度传感器，广泛应用于科学研究中的温度测量工作中。
通过实验，可以进一步了解热电偶原理和温度测量方法，具有推动测量技术进步的重要意义。
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温度变化，有专用集成电路，体积小、响应快、价
廉，测量150℃以下温度。
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5
第9讲 温度传感器原理与应用 -热电偶Thermoelectric Couple Sensors
一、热电偶的工作原理； 二、热电偶测温实验 三、热电偶测温基本定律 四、热电偶的冷端补偿及补偿导线
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1、热电效应
1821年，德！国物两理端学家温赛度贝不克用同两的种不导同体金属会组成闭合回路， 并用酒精灯产加热生其电中一动个势结点，发现放在回路中的指南针发生
偏转，如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转
角反而减小！。 两种不同的导体接在一
起会产生电动势
显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路
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科学引领工程，工程引入课堂
My C北工业大学精品课程
主讲: 邬文俊 讲师
设计和制作：何涛教授及工程测试技术基础课程教学团队
湖北工业大学机械学院
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1
概述
温度是物理现象中具有代表性的物理量 是十大计量单位之一 现代生活中温度测量和控制是不可缺少的，如 家用电器：电饭煲、电冰箱、空调、微波炉这些 家用电器中都少不了温度传感器。
6
YC-811 报警温度计
• 分辨率: 0.1°C/0.1°F • K Type:镍铬-镍硅热电偶 • 可测温度范围-200°C ~1372°C • 可设定上下限蜂鸣报警
实验：测冰水温度、测沸水温度（观察准确度和响应时间）
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一、 热电偶的工作原理
热电极A
测量端
（热端、 工作端）
T
EAB(T)
T0 kTln NAT kT0 ln NAT0
B
e NBT e NBT0
以顺时针为正
如果两个结点的温度相同，T=T0，则总接触电动势为0 图中：NA>NB，T>T0
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13
温差电势
同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低温端的电 子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高 温端的要多, 结果高温端因失去电子而带正电, 低温端因获得多 余的电子而带负电, 因此, 在导体两端便形成温差电势。
中流动，电？流的能强用弱与来两制个结作点传的温感差器有关吗。
将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当
两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形
成电流，此现象称为热电效应。
A
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T
T 10
B0
2、热电势的组成：
接触电势
当相互接触的两金属密度不同时产生接触电势。
温差电势
同一金属，若两端的温度不同则产生温差电势。
密度大的
EAB（ T
） EAB(T)keTlnN NBATT
自由
式中:
电子
B
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K——波尔兹曼常数; e——单位电荷电量; NAT、NBT——温度为T导体A、B的电子密12度。
两个结点处分别有两个接触电势，且方向相反。
整个回路中总的接触电动势为：
A
EAB(T0)
EAB(T)EAB(T0)
15
结论：
接触电势
当相互接触的两金属的密度不同时产生接触电 势，其大小与结点的温度相关。
温差电势
同一金属，若两端的温度不同则产生温差电势， 其大小其密度相关。
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16
回路中总热电动势为：
EAB(T, T0A)=EEA(BT,(TT0,) T0)+ EAB(T)- EAB(T0)-EA(T, T0)
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接触电势
两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自
由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会 发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大
的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带 正电，B得到电子带负电，从而产生接触电势。
接触电势的大小与温度有关
A
T
＋
方向：从密度小指向
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2
概述
现代楼宇自动化(电源管理、安全监测、照明控 制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监 控)中温度是不可缺少的，
红外人体探测器
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3
概述 现代工业中温度测量和控制是不可缺少的，
精确的烟草烘干
木材烘干
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4
概述
温度传感器的种类很多：
• 热膨胀温度传感器：有液体、气体的玻璃式温
度计、体温计，结构简单，应用广泛；
• 半导体热敏电阻传感器：家电、汽车上使用，价
格便宜、用量大、成本低、性能差别不大；
• 金属电阻、热电偶、红外温度传感器：工业上常
用，性能价格差别比较大，精度高的通常价格比较
昂贵。
• 集成温度传感器，利用晶体管PN结电流、电压随
以顺时针为正
A EA(T,T0)
E B(T,T 0)E A(T,T 0)
T
T0
B EB(T,T0)
EB(T,T0)EA(T,T0)
KT 1d(NBT t)dKT 1d(NAT t)dt
eT0NBT dt
eT0NAT dt
如果AB两金属的密度相同，则总温差电动势为0
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nA>nB
A
热电势
热电极B
自由端
（冷端、 参考端）
结点1
B
结点2
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
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8
结论：
热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与
冷端热电势之差，是两个结点的温差Δ t 的函数：
EAB（T，T0）=eAB （ T
）-
eAB
（
T 0
）
热22.07电.2019势与两个结点的温差Δ t 成函数关系 9
EAB(T0)
以顺时针为正
T
EAB(T)
T0 B EB(T,T0)
蓝色的为接触电势 绿色的为温差电势
如果A、B密度相同（均质导体），则不存在接触电动势，两 导体内温差电动势，大小相等，方向相反，总热电势为0。即 为均质导体定律
如由果一两种结均点质温度导相体同组（成T=的T0闭）合，则回不路存中在, 温不差论电导动体势的，两截结 点面处和接长触度电如动势何，以大及小各相处等的，方温向度相分反布，如总何热电, 都势不为0能. 产
EA(T,T0)
A
T ＋
自由 电子
方向：从低温指向高温
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接触电势的大小与密度有关
EA(T,T0)
T0
K T 1 d(NATt) dt
e N T0 AT
dt
式中: K——波尔兹曼常数; e——单位电荷电量; NAT——温度为T导体A的电子密度。 14
整个回路中总的温差电动势为：