热电偶传感器演示幻灯片
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热电偶传感器ppt课件
热电率较小，敏捷度低，高温下机械强度下降， 抗污染能力差，贵金属材料昂贵。
3. 镍铬-镍硅热电偶（K型）
使用量最大旳便宜金属热电偶，用量为其他热电 偶旳总和。 正极（KP）旳名义化学成份为：Ni:Cr=90:10， 负极（KN）旳名义化学化学成份为Ni:Si=97:3。 其使用温度为-200～1300℃。
正
较硬
B
负
稍软
0.033
600~900
0~1600
1800
Ⅲ
＞800
±4℃ ±0.5%t
正
不亲磁
Ⅱ
-40~1300
±2.5℃或±0.75%t
K
4.096
0~1200
1300
负
稍亲磁
Ⅲ
-200~40
±2.5℃或±1.5%t
N
正
不亲磁
负
稍亲磁
2.774
200~1200
1300
Ⅰ Ⅱ
-40~1100 -40~1300
T —— 接触面旳绝对温度
e —— 单位电荷量 NA——金属电极A旳自由电子密度 NB——金属电极B旳自由电子密度
2. 温差电势
温差电势（汤姆逊电势）
T
eA (T ,T0 )
dT
T0
(6.3.2)
图6.3.3 热电偶旳温差电势
δ —— 汤姆逊系数，它表达温差为1℃时所产生旳 电动势值，它与材料旳性质有关。
热电极旳温度分布无关； 假如热电偶旳热电极是非匀质导体，在不均匀温度
场中测温时将造成测量误差。所以热电极材料旳均 匀性是衡量热电偶质量旳主要技术指标之一。
2. 中间导体定律 在热电偶回路中接入与A、B电极不同旳另一种
导体称中间导体C，只要中间导体旳两端温度相同， 热电偶回路总电动势不受中间导体接入旳影响。
3. 镍铬-镍硅热电偶（K型）
使用量最大旳便宜金属热电偶，用量为其他热电 偶旳总和。 正极（KP）旳名义化学成份为：Ni:Cr=90:10， 负极（KN）旳名义化学化学成份为Ni:Si=97:3。 其使用温度为-200～1300℃。
正
较硬
B
负
稍软
0.033
600~900
0~1600
1800
Ⅲ
＞800
±4℃ ±0.5%t
正
不亲磁
Ⅱ
-40~1300
±2.5℃或±0.75%t
K
4.096
0~1200
1300
负
稍亲磁
Ⅲ
-200~40
±2.5℃或±1.5%t
N
正
不亲磁
负
稍亲磁
2.774
200~1200
1300
Ⅰ Ⅱ
-40~1100 -40~1300
T —— 接触面旳绝对温度
e —— 单位电荷量 NA——金属电极A旳自由电子密度 NB——金属电极B旳自由电子密度
2. 温差电势
温差电势（汤姆逊电势）
T
eA (T ,T0 )
dT
T0
(6.3.2)
图6.3.3 热电偶旳温差电势
δ —— 汤姆逊系数，它表达温差为1℃时所产生旳 电动势值，它与材料旳性质有关。
热电极旳温度分布无关； 假如热电偶旳热电极是非匀质导体，在不均匀温度
场中测温时将造成测量误差。所以热电极材料旳均 匀性是衡量热电偶质量旳主要技术指标之一。
2. 中间导体定律 在热电偶回路中接入与A、B电极不同旳另一种
导体称中间导体C，只要中间导体旳两端温度相同， 热电偶回路总电动势不受中间导体接入旳影响。
热电式传感器传感器PPT演示课件
④ 导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端 的温度有关。如果使eAB（T0）=常数，则回路热电动势 EAB（T， T0 ）就只与温度T有关，而且是T的单值函数， 这就是利用热电偶测温的基本原理。
14
⑤ 对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，若各 接点温度分别为T1、T2……TN ，闭合回路总的热电 动势为：
② 只有用不同性质的材料才能组合成热电偶，相同材 料不会产生热电动势。
因为当A、B两种导体是同一种材料时， ln（nA/nB）=0，所以EAB（T，T0）=0。
13
③ 只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热 电偶才能有热电动势产生；当热电偶两端温度相同时， 不同材料组成的热电偶也不产生热电动势，即EAB（T， T0）=0。
4
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势 温差电势
（1 ）接触电动势
若金属A的自由电子浓度大于金属B的，则在同 一瞬间由A扩散到B的电子将比由B扩散到A的电子多， 因而A对于B因失去电子而带正电，B获得电子而带 负电，在接触处便产生电场。A、B之间便产生了一 定的接触电动势。
5
接触电动势的大小与两种金属的材料、接点的温度有关， 与导体的直径、长度及几何形状无关。
ln
nA nB
k (T
T0 ) ln
nA nB
上式说明接触电动势的大小与接点温度的高低及导体 的性质有关。如果两接触点的温度相同，尽管两接触 点处都存在接触电势，但回路中总接触电势等于零。
7
（2）温差电动势 对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端
的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有 较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此 高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电 子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电 动势，又称汤姆森电动势。
14
⑤ 对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，若各 接点温度分别为T1、T2……TN ，闭合回路总的热电 动势为：
② 只有用不同性质的材料才能组合成热电偶，相同材 料不会产生热电动势。
因为当A、B两种导体是同一种材料时， ln（nA/nB）=0，所以EAB（T，T0）=0。
13
③ 只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热 电偶才能有热电动势产生；当热电偶两端温度相同时， 不同材料组成的热电偶也不产生热电动势，即EAB（T， T0）=0。
4
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势 温差电势
（1 ）接触电动势
若金属A的自由电子浓度大于金属B的，则在同 一瞬间由A扩散到B的电子将比由B扩散到A的电子多， 因而A对于B因失去电子而带正电，B获得电子而带 负电，在接触处便产生电场。A、B之间便产生了一 定的接触电动势。
5
接触电动势的大小与两种金属的材料、接点的温度有关， 与导体的直径、长度及几何形状无关。
ln
nA nB
k (T
T0 ) ln
nA nB
上式说明接触电动势的大小与接点温度的高低及导体 的性质有关。如果两接触点的温度相同，尽管两接触 点处都存在接触电势，但回路中总接触电势等于零。
7
（2）温差电动势 对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端
的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有 较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此 高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电 子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电 动势，又称汤姆森电动势。
热电偶传感器的应用PPT课件
用8个数码管显示模式和对应的参数，左边4个 数码管显示模式值，右边4个数码管显示相应模式对 应的参数值。根据系统的功能需求，应该设计4种模 式，各模式的定义如下：
2021/3/6
22
模式0：温度设定值和温度实时值显示（前4位数码管显示温 度设定值，后4位显示实时温度值）； 模式1：设置和显示温度设定值（0～1200）； 模式2：设置和显示手动输出值（0～100） 模式3：手动/自动切换（1：手动；0：自动）
结论：
1.两电极材料相同，输出电势为0； 2.热电偶两结点温度相同，电动势为0；温 差越大，电势越大。
3.电动势大小与热电偶尺寸无关
2021/3/6
5
返回
上页
下页
一般是用实验方法来求取这个函数关系，通常是令 T0=0°C，然后在不同的测量端温度下精确地测出回路中
总热电势，并将所测得的结果绘成曲线，或列成表格（常 常称为热电偶分度表），以供在使用的时候查阅。
2021/3/6
9
热电偶名称 镍铬—铜镍
镍铬—镍硅
铂铑10—铂 铂铑30—铂铑6
2021/3/6
分度号 适用温度（oC）
特
点
优点：适用于还原气氛中，灵敏度
E
-40~800
高，价格低
缺点：使用温度区窄，易氧化，高
温具有滞后现象
优点：线性度好，适用于氧化性气
K
-40~1000
体，耐金属蒸汽，价格便宜
缺点：略有滞后现象，高温还原气
EAB (T ,T0 ) EAB (T ,Tm ) EAB (Tm ,T0 )
若T0=0 ，则有 EAB (T ,0) EAB (T ,Tm ) EAB (Tm ,0)
该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。
2021/3/6
22
模式0：温度设定值和温度实时值显示（前4位数码管显示温 度设定值，后4位显示实时温度值）； 模式1：设置和显示温度设定值（0～1200）； 模式2：设置和显示手动输出值（0～100） 模式3：手动/自动切换（1：手动；0：自动）
结论：
1.两电极材料相同，输出电势为0； 2.热电偶两结点温度相同，电动势为0；温 差越大，电势越大。
3.电动势大小与热电偶尺寸无关
2021/3/6
5
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一般是用实验方法来求取这个函数关系，通常是令 T0=0°C，然后在不同的测量端温度下精确地测出回路中
总热电势，并将所测得的结果绘成曲线，或列成表格（常 常称为热电偶分度表），以供在使用的时候查阅。
2021/3/6
9
热电偶名称 镍铬—铜镍
镍铬—镍硅
铂铑10—铂 铂铑30—铂铑6
2021/3/6
分度号 适用温度（oC）
特
点
优点：适用于还原气氛中，灵敏度
E
-40~800
高，价格低
缺点：使用温度区窄，易氧化，高
温具有滞后现象
优点：线性度好，适用于氧化性气
K
-40~1000
体，耐金属蒸汽，价格便宜
缺点：略有滞后现象，高温还原气
EAB (T ,T0 ) EAB (T ,Tm ) EAB (Tm ,T0 )
若T0=0 ，则有 EAB (T ,0) EAB (T ,Tm ) EAB (Tm ,0)
该定律是参考端温度计算修正法的理论依据。
热电偶传感器PPT
12
热电偶的基本定律
1、中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，
只要其两端的温度相等，该导体的接入就 不会影响热电偶回路的总热电动势。
mV
A
T01
A
t01
T
T
B
T02
B
t02
(a)插入中间导体
(b)应用电路
图2-3-2 热电偶插入中间导体示意图
13
2、中间温度定律 在热电偶测量电路中，热端温度为t，冷
端温度为t0，中间温度为t1,则（t,t0）的热 电动势等于（t,t1）与（t1，t0）热电动势 的代数和。 3、标准电极定律
只要测得标准电极与各种金属组成的热电 偶的热电动势，则任何两种电极配对组合 成的热电偶的热电动势就可根据标准电极 定律定律计算出，而不需要逐个测定。
14
热电偶基本定律
（1）如果热电偶两种电极材质相同，则无论 两接点的温度如何，总电动势始终为零。
3
热电偶主要用来测量中高温，它的测温范 围大，适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区 的温度测量。
4
热电偶测温原理
热电效应和热电动势 热电偶是利用热电效应的原理制成的。
5
热电效应和热电动势
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的两个交接点t和 t0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， 也称塞贝尔效应。
薄膜型热电偶采用真空镀膜技术，由两种 金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电 偶，其结构示意图如图所示。适用于微小 面积上的表面温度的测量以及快速变化的 表面温度的测量。
28
测量CPU散热片的温度应选用（ C ）型的 热电偶
热电偶的基本定律
1、中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，
只要其两端的温度相等，该导体的接入就 不会影响热电偶回路的总热电动势。
mV
A
T01
A
t01
T
T
B
T02
B
t02
(a)插入中间导体
(b)应用电路
图2-3-2 热电偶插入中间导体示意图
13
2、中间温度定律 在热电偶测量电路中，热端温度为t，冷
端温度为t0，中间温度为t1,则（t,t0）的热 电动势等于（t,t1）与（t1，t0）热电动势 的代数和。 3、标准电极定律
只要测得标准电极与各种金属组成的热电 偶的热电动势，则任何两种电极配对组合 成的热电偶的热电动势就可根据标准电极 定律定律计算出，而不需要逐个测定。
14
热电偶基本定律
（1）如果热电偶两种电极材质相同，则无论 两接点的温度如何，总电动势始终为零。
3
热电偶主要用来测量中高温，它的测温范 围大，适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区 的温度测量。
4
热电偶测温原理
热电效应和热电动势 热电偶是利用热电效应的原理制成的。
5
热电效应和热电动势
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的两个交接点t和 t0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， 也称塞贝尔效应。
薄膜型热电偶采用真空镀膜技术，由两种 金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电 偶，其结构示意图如图所示。适用于微小 面积上的表面温度的测量以及快速变化的 表面温度的测量。
28
测量CPU散热片的温度应选用（ C ）型的 热电偶
热电偶传感器课件
理解决方案。
05
热电偶传感器实验与操作
实验目的和原理
实验目的 掌握热电偶传感器的基本原理和工作特性。
了解热电偶传感器的测量电路和信号处理方法。
实验目的和原理
• 通过实验操作，培养实验技能和动手能力。
实验目的和原理
实验原理
热电偶传感器是一种基于热电效应的测温元件，由两种不同的导体或半导体制成回路，当两 端存在温差时，回路中就会产生热电动势。
热电偶传感器具有测量精度高、测量范围广、稳定性好等优点，被广泛应用于温度测量领域。
实验步骤和注意事项
实验步骤 1. 准备实验器材和热电偶传感器。
2. 搭建测量电路，连接热电偶传感器和测量仪表。
实验步骤和注意事项
3. 对热电偶传感器进 行标定，记录标定数 据。
5. 对测量数据进行处 理和分析，得出实验 结果。
保护套管
用于保护热电极免受被测介质化学腐蚀和机械损伤，同时起到固定和绝 缘的作用。
03
接线盒
用于连接热电偶丝和补偿导线，方便安装和维修。
热电偶分类与特点
分类
根据热电偶的材质、结构和使用环境等不同特点，可将其分 为多种类型，如K型、S型、E型、J型、T型等。
特点
不同类型的热电偶具有不同的测温范围、精度、稳定性等特 点。例如，K型热电偶具有线性度好、热稳定性高、测温范围 广等优点；而S型热电偶则具有精度高、抗氧化性能强等特点 。
工业过程自动化
石油化工
在石油化工行业，热电偶传感器 被用于测量和控制反应釜、分馏 塔等设备的温度，实现生产过程
的自动化和优化。
电力行业
热电偶传感器在电力行业中被广泛 应用于汽轮机、锅炉等设备的温度 监测与控制，提高发电效率和安全 性。
05
热电偶传感器实验与操作
实验目的和原理
实验目的 掌握热电偶传感器的基本原理和工作特性。
了解热电偶传感器的测量电路和信号处理方法。
实验目的和原理
• 通过实验操作，培养实验技能和动手能力。
实验目的和原理
实验原理
热电偶传感器是一种基于热电效应的测温元件，由两种不同的导体或半导体制成回路，当两 端存在温差时，回路中就会产生热电动势。
热电偶传感器具有测量精度高、测量范围广、稳定性好等优点，被广泛应用于温度测量领域。
实验步骤和注意事项
实验步骤 1. 准备实验器材和热电偶传感器。
2. 搭建测量电路，连接热电偶传感器和测量仪表。
实验步骤和注意事项
3. 对热电偶传感器进 行标定，记录标定数 据。
5. 对测量数据进行处 理和分析，得出实验 结果。
保护套管
用于保护热电极免受被测介质化学腐蚀和机械损伤，同时起到固定和绝 缘的作用。
03
接线盒
用于连接热电偶丝和补偿导线，方便安装和维修。
热电偶分类与特点
分类
根据热电偶的材质、结构和使用环境等不同特点，可将其分 为多种类型，如K型、S型、E型、J型、T型等。
特点
不同类型的热电偶具有不同的测温范围、精度、稳定性等特 点。例如，K型热电偶具有线性度好、热稳定性高、测温范围 广等优点；而S型热电偶则具有精度高、抗氧化性能强等特点 。
工业过程自动化
石油化工
在石油化工行业，热电偶传感器 被用于测量和控制反应釜、分馏 塔等设备的温度，实现生产过程
的自动化和优化。
电力行业
热电偶传感器在电力行业中被广泛 应用于汽轮机、锅炉等设备的温度 监测与控制，提高发电效率和安全 性。
热电偶传感器ppt课件
EAB (t,0) EAB (t,t0 ) EAB (t0,0)
47
用分度号为S的铂铑10—铂热电偶测炉温， 其冷端温度为30℃，而直流电位差计测得的 热电动势为9.527mV，试求被测温度。
解：查铂铑10—铂热电偶分度表，得 E(30,0)=0.173mV，根据中间温度定律得
E(t,0) E(t,30) E(30,0) 9.654mV
铠装型热电偶 横截面
法兰
26
测量50m深的岩石钻孔中的温度应选用 （B ）型的热电偶。
A.普通
B.铠装
C.薄膜
27
薄膜型热电偶
薄膜型热电偶采用真空镀膜技术，由两种 金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电 偶，其结构示意图如图所示。适用于微小 面积上的表面温度的测量以及快速变化的 表面温度的测量。
28
51
课堂小结： 1、 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， 也称塞贝尔效应。 2、回路中所产生的电动势，叫热电势。 3、热电偶的基本定律：中间导体定律、中间温度 定律、标准电极定律。 4、热电动势的大小只与热电极的材料和冷、热两 端的温度有关。如果热电极的材料选定，冷端 的温度t0确定，那么热电动势就只与热端温度t 有关，所以可以通过测量热电动势的大小得到 热端的温度值，这就是热电偶测温度的工作原 理。
只要测得标准电极与各种金属组成的热电 偶的热电动势，则任何两种电极配对组合 成的热电偶的热电动势就可根据标准电极 定律定律计算出，而不需要逐个测定。
14
15
热电偶测温原理
热电动势的大小与热电极A、B的长度和直 径无关，只与热电极的材料和冷、热两端 的温度有关。如果热电极的材料选定，冷 端的温度t0确定，那么热电动势就只与热端 温度t有关，所以可以通过测量热电动势的 大小得到热端的温度值，这就是热电偶测 温度的工作原理。
47
用分度号为S的铂铑10—铂热电偶测炉温， 其冷端温度为30℃，而直流电位差计测得的 热电动势为9.527mV，试求被测温度。
解：查铂铑10—铂热电偶分度表，得 E(30,0)=0.173mV，根据中间温度定律得
E(t,0) E(t,30) E(30,0) 9.654mV
铠装型热电偶 横截面
法兰
26
测量50m深的岩石钻孔中的温度应选用 （B ）型的热电偶。
A.普通
B.铠装
C.薄膜
27
薄膜型热电偶
薄膜型热电偶采用真空镀膜技术，由两种 金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电 偶，其结构示意图如图所示。适用于微小 面积上的表面温度的测量以及快速变化的 表面温度的测量。
28
51
课堂小结： 1、 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， 也称塞贝尔效应。 2、回路中所产生的电动势，叫热电势。 3、热电偶的基本定律：中间导体定律、中间温度 定律、标准电极定律。 4、热电动势的大小只与热电极的材料和冷、热两 端的温度有关。如果热电极的材料选定，冷端 的温度t0确定，那么热电动势就只与热端温度t 有关，所以可以通过测量热电动势的大小得到 热端的温度值，这就是热电偶测温度的工作原 理。
只要测得标准电极与各种金属组成的热电 偶的热电动势，则任何两种电极配对组合 成的热电偶的热电动势就可根据标准电极 定律定律计算出，而不需要逐个测定。
14
15
热电偶测温原理
热电动势的大小与热电极A、B的长度和直 径无关，只与热电极的材料和冷、热两端 的温度有关。如果热电极的材料选定，冷 端的温度t0确定，那么热电动势就只与热端 温度t有关，所以可以通过测量热电动势的 大小得到热端的温度值，这就是热电偶测 温度的工作原理。
热电偶温度传感器工作原理ppt课件
具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只 要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的 热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路 中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量
仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温 度。
热电偶温度传感器的工作原理
两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热
电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，
在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效 应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用 这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量 介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，另 一端叫做冷端(也称为补偿端)；冷端与显示仪表 或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生
3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定 后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差 有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电 偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种 不同材料的导体或半导体Байду номын сангаасA 和 B 焊接起来，构成 一个闭合回路，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。
的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能 转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于 热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
1：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端
温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两 端温度差的函数；
2：热电偶所产生的热电势的大小，当热电 偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无 关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
热电偶是一种感温元件，是一次仪表。它直
第3章 热电偶型传感器ppt课件(全)
会影响回路的总热电势；若在回路中接入多种导体，只要每种导体两端 温度相同，也不会影响回路的总热电势。
3．标准电极定律
当热电偶回路的两个结点温度为T，T0时，用导体AB组成的热 电偶的热电势等于热电偶AC和热电偶CB的热电势的代数和，即
E A ( T , T B 0 ) E A ( T , T C 0 ) E C ( T , T 0 B ) E A ( T , T C 0 ) E B ( T , T C 0 )
1．热力学温标（开氏温标）
它是一种与物体任何物理性质无关的温标，是最科学、最客观的 温标。为此，国际权度大会规定，热力学温标为国际统一的基本温标。 目前，国内外所用的摄氏、华氏等温标，实际上只是延用了过去的名 称，而在内容上都已根据热力学温标给予了新的内容和概念。热力学 温标规定分子运动停止（即没有热存在）时的温度为绝对零度（或称 最低理论温度），用标准大气压时纯水的三相点为定义固定点，并定 义其温度为273.16 K的一种理想温度。
导体C称为标准电极。这一规律称标准电极定律。 标准电极C通常采用纯铂丝制成，因为铂的物理、化学性能稳定，易
提纯，熔点高。如果已求出各种热电极对铂极的热电势值，就可以用 标准电极定律，求出其中任意两种材料配成热电偶后的热电势值。这 就大大简化了热电偶的选配工作。
图3-6 标准电极定律
4．均质导体定律
1．珀尔帖效应
当A、B两种不同材料的导体相互紧密地连接在一起时，如图3-1 所示，由于导体中都有大量自由电子，而且不同导体材料的自由电 子的浓度不同（假设导体A的自由电子浓度大于导体B的自由电子浓 度），那么在单位时间内，由导体A扩散到导体B的电子数要比由导 体B扩散到导体A的电子数多。这时导体A因失去电子而带正电，导 体B得到电子而带负电，于是在接触处便形成了电位差。该电位差称 为接触电势（即珀尔帖电势）。这个电势将阻碍电子进一步扩散； 当电子扩散能力与电场的阻力平衡时，接触处的电子扩散就达到了 动平衡，接触电势则达到一个稳态值。接触电势的大小与两导体材 料的性质和接触点的温度有关，其数量级约为0.001～0.01 V。由物 理学可知，两导体两端接触电势为
3．标准电极定律
当热电偶回路的两个结点温度为T，T0时，用导体AB组成的热 电偶的热电势等于热电偶AC和热电偶CB的热电势的代数和，即
E A ( T , T B 0 ) E A ( T , T C 0 ) E C ( T , T 0 B ) E A ( T , T C 0 ) E B ( T , T C 0 )
1．热力学温标（开氏温标）
它是一种与物体任何物理性质无关的温标，是最科学、最客观的 温标。为此，国际权度大会规定，热力学温标为国际统一的基本温标。 目前，国内外所用的摄氏、华氏等温标，实际上只是延用了过去的名 称，而在内容上都已根据热力学温标给予了新的内容和概念。热力学 温标规定分子运动停止（即没有热存在）时的温度为绝对零度（或称 最低理论温度），用标准大气压时纯水的三相点为定义固定点，并定 义其温度为273.16 K的一种理想温度。
导体C称为标准电极。这一规律称标准电极定律。 标准电极C通常采用纯铂丝制成，因为铂的物理、化学性能稳定，易
提纯，熔点高。如果已求出各种热电极对铂极的热电势值，就可以用 标准电极定律，求出其中任意两种材料配成热电偶后的热电势值。这 就大大简化了热电偶的选配工作。
图3-6 标准电极定律
4．均质导体定律
1．珀尔帖效应
当A、B两种不同材料的导体相互紧密地连接在一起时，如图3-1 所示，由于导体中都有大量自由电子，而且不同导体材料的自由电 子的浓度不同（假设导体A的自由电子浓度大于导体B的自由电子浓 度），那么在单位时间内，由导体A扩散到导体B的电子数要比由导 体B扩散到导体A的电子数多。这时导体A因失去电子而带正电，导 体B得到电子而带负电，于是在接触处便形成了电位差。该电位差称 为接触电势（即珀尔帖电势）。这个电势将阻碍电子进一步扩散； 当电子扩散能力与电场的阻力平衡时，接触处的电子扩散就达到了 动平衡，接触电势则达到一个稳态值。接触电势的大小与两导体材 料的性质和接触点的温度有关，其数量级约为0.001～0.01 V。由物 理学可知，两导体两端接触电势为
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简答题 热电偶测温必须具备的条件是什么？
答：两种不同材料的导体A和B组成一个闭合 电路，两交接点的温度不同
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热电偶的结构
热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套 管和接线盒等几个主要部分组成。
为满足不同生产对象的测温要求和条件， 热电偶的结构形式有：普通型电偶、铠装 型热电偶、薄膜型热电偶。
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普通型热电偶
工业测量上应用最多的是普通型热电偶。
20
普通装配型热电偶的外形
安装 螺纹
安装 法兰
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接线盒
普通装配型热电 偶的
结构放大图
引出线套管
不锈钢保护管
固定螺纹
（出厂时用塑料包裹）
热电偶工作端（热端）
22
测量锅炉烟道中的烟气温度应选用（ A ） 型的热电偶。
A.普通
B.铠装
C.薄膜
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铠装热电偶
铠装型热电偶是把电极、绝缘材料熔铸在 一起，外套金属保护管经拉伸加工而成，它 可以做得很长、很细，在使用中可以随测量 需要进行弯曲。
12
热电偶的基本定律
1、中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，
只要其两端的温度相等，该导体的接入就 不会影响热电偶回路的总热电动势。
mV
A
T01
A
t01
T
T
B
T02
B
t02
(a)插入中间导体
(b)应用电路
图2-3-2 热电偶插入中间导体示意图
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2、中间温度定律 在热电偶测量电路中，热端温度为t，冷
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1-热电极；2-绝缘材料； 3-金属套管；4-接线盒；
5-固定装置
铠装型热电偶
25
铠装型热电偶外形
铠装型热电偶可 长达上百米
绝缘 材料
AB
薄壁金属 保护套管 （铠体）
铠装型热电偶 横截面
法兰
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测量50m深的岩石钻孔中的温度应选用 （B ）型的热电偶。
A.普通
B.铠装
C.薄膜
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薄膜型热电偶
（2）如果热电偶两接点温度相同，尽管A、B 材质不同，回路中的总电动势依然为零。
（3）热电偶产生的热电动势大小与材料和接 点温度有关，与其尺寸、形状无关。
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热电偶测温原理
热电动势的大小与热电极A、B的长度和直 径无关，只与热电极的材料和冷、热两端 的温度有关。如果热电极的材料选定，冷 端的温度t0确定，那么热电动势就只与热端 温度t有关，所以可以通过测量热电动势的 大小得到热端的温度值，这就是热电偶测 温度的工作原理。
端温度为t0，中间温度为t1,则（t,t0）的热 电动势等于（t,t1）与（t1，t0）热电动势 的代数和。 3、标准电极定律
只要测得标准电极与各种金属组成的热电 偶的热电动势，则任何两种电极配对组合 成的热电偶的热电动势就可根据标准电极 定律定律计算出，而不需要逐个测定。
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热电偶基本定律
（1）如果热电偶两种电极材质相同，则无论 两接点的温度如何，总电动势始终为零。
3
热电偶主要用来测量中高温，它的测温范 围大，适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区 的温度测量。
4
热电偶测温原理
热电效应和热电动势 热电偶是利用热电效应的原理制成的。
5
热电效应和热电动势
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的两个交接点t和 t0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， 也称塞贝尔效应。
任务2 热电偶温度传感器
1
1、学习热电偶的概念及其特点 2、学习热电偶的基本定律 3、学习热电偶测温原理 4、学习热电偶的结构及标准热电偶 5、学习热电偶的冷端温度补偿法
2
1、热电偶的概念及其特点 2、热电偶的基本定律 3、热电偶测温原理 4、热电偶的结构及标准热电偶 5、热电偶的冷端温度补偿法
薄膜型热电偶采用真空镀膜技术，由两种 金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电 偶，其结构示意图如图所示。适用于微小 面积上的表面温度的测量以及快速变化的 表面温度的测量。
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测量CPU散热片的温度应选用（ C ）型的 热电偶
A.普通
B.铠装 C.薄膜
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标准热电偶
从理论上说，任何两种不同材料的导体都 可以组成热电偶，但为了做到准确、可靠以 及稳定的测量温度，对热电偶材料必须进行 一定的选择，其原则为： （1）热电势变化尽量大； （2）热电势与温度的关系尽量接近线性； （3）理化性能稳定，易加工，有良好的互换性。
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空中加油
请你分析一下，这种加油 方式在怎样的条件下才可 进行？
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热电偶热的电动势的特点
1、当电极材料不同，并且热端温度t和冷端温度t0不 同时，热电偶回路才会有热电动势;当热电极材料选 定后，热端温度t和冷端温度t0的温差越大，热电动 势就越大。
2、热电动势的产生是由两种导体的接触电动势和单 一导体的温差电势两部分组成。一般情况下，热电 偶的接触电势远大于温差电势，因而回路中热电动 势的方向取决于热端的接触电势方向，电子密度大 的导体A为正极，电子密度小的导体B为负极。
这种材料组成的热电偶可长期测量高达 1600℃的温度，其性能稳定，精度高，适宜在 氧化性介质或中性介质中进行测量，室温下热31
（3）镍铬—镍硅热电偶（WREU）（分度号 为K型） ， 测温范围-200～1300℃
导体A、B称热电极；温度t处称为热端、工作端 或测量端；温度t0称为冷端、参考端或自由端。 由这样一种结构，并将温度值转换成热电动势的 传感器叫做热电偶传感器。
6
看一个实验——热电偶工作原理演示
热电极A
测量端
（工作端、 热端）
A
热电势
热电极B
自由端 （参考端、 冷端）
B
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
Байду номын сангаас30
目前工业上常用的4种标准热电偶的组成材料为：
（1）铂铑30—铂铑6热电偶（WRLB）（分度号 为B型）， 测温范围0～1800℃
这种材料组成的热电偶的熔点高，可用于较 高温度的测量，误差小，一般适用于较为精密 的温度测量。但它热电动势小，不能用于金属 蒸汽和还原介质中。
（2）铂铑10—铂热电偶（WRLL）（分度号为S 型）， 测温范围0～1600℃
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1、热电偶传感器是将（温度 ）变化量转变为 微小的电（动势 ）变化量，经放大后用来控制 执行机构的。
2、电热动电势偶由是接（利触 用（）热电电势和）温（效差应制成）的电，势热组 成。 C
3、（ ）的数值越大，热电偶的输出热电 动势就越大。
A.热端直径 度
B.热端和冷端的温
C.热端和冷端的温差 D.热电极的电导 17