熱電偶溫度傳感器是目前接角式特別工業(yè)控溫系統(tǒng)中,測(cè)溫中應(yīng)用最廣的熱電式傳感器,具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測(cè)溫范圍寬、熱慣性小、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。因內(nèi)阻小輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。 將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體組成閉合回路,兩種導(dǎo)體鉑爾帖效應(yīng)。兩者之間將產(chǎn)生一個(gè)熱電勢(shì),在回路形成一定大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。分析表明,熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)由接角電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。 當(dāng)兩種金屬接角在一起時(shí),由于不同導(dǎo)體的自由電子密度不同。在結(jié)點(diǎn)處就會(huì)發(fā)生電子遷移擴(kuò)散。失去電子的金屬呈正電位,得到自由電子的金屬呈負(fù)電位。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí),在兩種金屬的接角處形成電勢(shì),稱為接觸電勢(shì)即鉑爾帖效應(yīng)。其大小除與兩種金屬的性質(zhì)有關(guān)外,還與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。 對(duì)于任何一個(gè)金屬,當(dāng)其兩端溫度不同時(shí),兩端的自由電子濃度也不同。溫度高的一端濃度大,具有較大的功能。溫度低的一端濃度小,動(dòng)能也小。因此,沒溫端的自由電子要向低溫端擴(kuò)散,最后同樣要達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,高溫端失去電子而帶正電,而低溫端得到電子帶負(fù)電,從而在兩端形成溫差電勢(shì),又稱為湯姆森電勢(shì)。其大小與金屬材料的性質(zhì)和兩端的溫差有關(guān)。應(yīng)該指出的是,在金屬中自由電子數(shù)目很多,以致溫度不能顯著地改變它的自由電子濃度,所以在同一種金屬內(nèi)的溫差電勢(shì)極小,可以忽略。因此,在一個(gè)熱電偶回路中起決定作用的是兩個(gè)接點(diǎn)處產(chǎn)生的與材料性質(zhì)和該點(diǎn)所處溫度有關(guān)的接觸電勢(shì)。 總之,熱電偶是一種感溫元件,它把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),通過電氣儀表轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電溫度計(jì)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線及測(cè)量儀表構(gòu)成的。其中熱電偶是敏感元件,它由兩種不同的導(dǎo)體連接在一起,構(gòu)成一個(gè)閉合回路,當(dāng)測(cè)量端與儀表接線端的溫度不同時(shí),由于熱電效應(yīng),回路中就會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)幾到幾十毫伏的熱電動(dòng)勢(shì),測(cè)量端在測(cè)量時(shí)被置于測(cè)量場(chǎng)所,故稱工作端。另外則要求恒定在某一溫度下儀表兩端,故稱為參考端或自由端。兩種不同材料的導(dǎo)體所組成的回路稱為熱電偶。組成熱電偶的導(dǎo)體稱為極。熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)電偶的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中,置于溫度為t的被測(cè)對(duì)象中的結(jié)點(diǎn)稱為測(cè)量端,又稱為工作端或熱端,而置于參考溫度為t的被測(cè)對(duì)象的另一結(jié)點(diǎn)稱為參考端,又稱自由端冷端。 |