熱電偶的工作原理

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熱電偶的工作原理

熱電偶是基于“溫差電效應(yīng)”的測輻射熱器件。1. 溫差電效應(yīng)：簡單地說，就是在由兩種不同的金屬導(dǎo)體或是半導(dǎo)體材料構(gòu)成的結(jié)點(diǎn)處，可以產(chǎn)生接觸電動(dòng)勢。將這兩種不同的材料連接成一對節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的閉合回路，并使其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)接受輻射（熱輻射或光輻射），則該節(jié)點(diǎn)就會產(chǎn)生“溫度升高”，與另一個(gè)沒有接受輻射的結(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)溫度差，導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的接觸電動(dòng)勢不同，從而在閉合回路中產(chǎn)生電流。這種效應(yīng)也叫作“塞貝克效應(yīng)”。2. 測溫原理：使用熱電偶時(shí)，通常利用其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)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(diǎn)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。

熱電偶是由兩種不同的金屬A和B構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸端溫度不同，即T>T0時(shí)，回路中會產(chǎn)生熱電勢EAB(T,T0),其中T稱為熱端，T0稱為冷端，A和B稱為熱電極，熱電勢的大小是由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢所決定的。

兩種不同金屬焊接成的閉合電路叫做熱電偶。
　　由于不同金屬自由電子的氣密度不一樣，在焊接處兩種金屬中的自由電子相互擴(kuò)散出現(xiàn)差異，致使兩金屬接觸處出現(xiàn)一個(gè)電勢差，此為接觸電動(dòng)勢。
　　接觸電動(dòng)勢除了與兩種金屬性質(zhì)有關(guān)外還與溫度有關(guān)，在溫度相同的情況下，兩接頭處電動(dòng)勢數(shù)值相等，方向相反，總電動(dòng)勢為零。如果兩接頭處溫度不同，兩電動(dòng)勢數(shù)值不同，總電動(dòng)勢就不為零，閉合電路就會出現(xiàn)電流，這種由溫差引起的電流叫做溫差電流。
　　用溫差電偶測量溫度的方法是：令一個(gè)接頭的溫度已知，另一接頭插入待測溫度的物體中，測出電偶內(nèi)出現(xiàn)的溫差電流，便可推知被測溫度。

兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。測得熱電動(dòng)勢后, 即可知道被測介質(zhì)的溫度。

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