热电偶的制作与应用
实验十六热电偶的制作与应用
一、目的要求
1．了解热电偶温度计的测温原理。
2．学会热电偶温度计的制作与校正方法。
3．掌握电位差计的原理和使用方法。
二、实验原理
1.热电偶原理
将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。如下图：
温差电势的大小只与两个接点的温差有关，与导线的长短粗细和导线本身的温度分布无关。这样一对导线的组合就称热电偶温度计。简称热电偶。
实验表明，在一定温度范围，温差电势E与两接点的温度T0, T存在着函数关系E=F(T0 , T), 如果一个接点T0（通常指冷端）的温度保持不变，则温差电势就只与另一个接点T（通常指热端）的温度有关，即E=F(T) ，当测得温差电势后，即可求出另一个接点（热端）的温度。
为了增加温差电势，提高测量精度，可将几个热电偶串联成热电堆，如下图：
热端（测量点） 冷端（参考点） 热端（测量点）
冷端（参考点）
热电偶示意图
热电堆示意图
2. 热电偶的标定
将热电偶做为温度计，必须先将热电偶的温差电势与温度值T 之间的关系进行标定。一般不用内插式计算，而是用实验方法，用表格或T-E （或E-T ）特性曲线形
式表示。标定方法，一般采用：○
1固定点法，即测量已知沸点或熔点温度的标准物质在沸点或熔点时的温差电势值。 ○
2标准热电偶法，将待标热电偶与标准热电偶一起置于恒温介质中，逐点改变恒温介质的温度，待热电偶处于热平衡状态下测出每一点的温差电势。热电偶的T-E 特性曲线如下图：
3.热电偶的分类
热电偶的种类繁多，各有其优缺点。可根据不同的用途选择不同型号的热电偶。目前我国已经标准化的常用商品热电偶，有以下几种
三、仪器和试剂
直流电位差计(UJ36型)1台，功率可调式熔点测定炉（温州大学物化研究所制）1台，隔离变压器（1KV A 30V公用）（温州大学物化研究所制）1台，热电偶丝（公用），多功能温度测量控制仪（温州大学物化研究所制）1台，压线钳（公用），硅油（公用），硼，高温套管（公用）。
四、实验步骤
1. 热电偶的制作
按实验要求，截取两根适当长度的电偶丝，消除两端的氧化膜，套上绝缘套管，用钢丝钳将两根偶丝的端部胶合在一起。微微加热，立即蘸取少许硼砂，再在热源上加热，使硼砂均匀地覆盖住胶合头，防止偶丝高温焊接时氧化。
交流弧焊法：将隔离变压器输出电压调至30V左右，以碳棒为一极，胶合头为一极，用绝缘良好的夹子夹住，使两极相碰，电弧产生的瞬间高温使胶合头熔焊在一起，形成光滑的焊珠。
刚焊接的热电偶存在内应力，金相结构不符合要求，使用过程中会导致温差电势不稳定，结果重显性差。精密测量用的热电偶必须进行严格的热处理，消除内应力。
2. 热电偶的校正
将热电偶的两端分别插入盛有少许硅油的不锈钢细管中，然后将一支不锈钢细管（冷端）插入盛有冰水的保温瓶中，另一支不锈钢细管（热端）和插有标准热电偶的不锈钢细管一起插入功率可调式熔点测定炉的样品管介质中。用多功能温度测量控制仪将介质温度加热至500℃，然后调节功率可调式熔点测定炉的加热功率让其缓慢冷却，在500℃至室温至之间每降10℃左右取一个温度测试点，用电位差计分别测出各温度测试点的电动势。实验装置如下图：
3. 热电偶的运用
用自制热电偶测定锡的凝固点：
装置为上图去掉多功能温度测量控制仪部分，将放入适量纯锡的不锈钢样品管插入功率可调式熔点测定炉中，调节熔点测定炉的加热功率，使样品缓慢加热至完全熔化后，用插有自制热电偶热端的不锈钢细管轻轻搅拌均匀，为防止氧化，样品表面均匀覆盖一层石墨粉，自制热电偶热端固定在样品中间，温度再升高50度左右，然后控制熔点测定炉以6～8度的冷却速率降温。每30秒用电位差计测定一次热电势，直至150度实验结束。
五、数据处理
1.根据测得不同温度时的温差电势值，作热电偶的T__E特性曲线。
2.根据热电偶的T__E特性曲线，写出曲线的函数类型，用图解法或最小二乘法求出T__E之间的函授关系式T=F(E)。
3.根据热电偶的T__E特性曲线找出锡的凝固点侧定过程中不同热电势所对应的温度值T，然后作出温度与时间的步冷曲线，即T～t曲线，曲线平台所对应的相变点温度即为锡的凝固点。
六、分析与思考
1．实验关键点
①制作热电偶时，熔焊形成的焊珠必须光滑，以免假焊。
②热电偶校正时，标准热电偶热端与自制热电偶的热端必须置于介质的同一位置,以保持测温点的一致性。自制热电偶的冷端，应保持在零度。
③插热电偶冷、热端的不锈钢细管必须加入少许硅油，以防止因热导率和时间滞后等引起误差。
2. 为什么热电偶可以做为温度计？
3. 热电偶温度计与普通温度计测温各有什么优缺点?
4. 电位差计作为第三种导体接入热电偶的两种导体之间，为什么对测量结果无影响？
七、扩展实验
热电偶与多功能温度测量控制仪（温州大学物化研究所制）配合可以进行二组分金属相图的绘制实验。见实验十七。
八、参考文献
[1] 复旦大学等编，物理化学实验，高等教育出版社，北京，第三版，2004。
[2] 南京大学编，物理化学实验，南京大学出版社，1997。
热电偶测量温度的原理及方法
热电偶测量温度的原理及方法 热电偶是一种常用的测量温度的方法，它利用了热电效应来实现温度 的测量。热电偶由两种不同材料的金属丝组成，称为热电对。这两种 金属丝分别被连接到一个电路中，形成一个闭合回路。当一个热电偶 的两端分别被加热和冷却时，两个接点之间会产生一个电动势，这个 电动势与温度间有一定的关系，从而可以通过测量电动势来确定温度。 在测量温度的过程中，热电偶的原理主要包括热电效应和热电势的测量。热电效应是指当两个不同材料的热电对受热或冷却时，两个接点 之间会产生一个电势差。这是由于两种金属之间的电子迁移产生的热 电效应。当一个接点受热时，热能会使接点附近的电子获得更高的动能，并朝着冷却的接点迁移，从而形成了一个电势差。这个电势差称 为热电势。 热电势的测量可以通过测量闭合回路中的电流来实现。热电偶的两端 被连接到一个电压计，当两个接点产生热电势时，闭合回路中会有一 个电流通过。这个电流的大小与热电偶的热电势成正比，从而可以通 过测量电流来确定温度。 热电偶在温度测量中有许多优点。它们具有快速响应的特性，可以实 时测量温度的变化。热电偶具有较宽的测量范围，可以在不同的温度
范围内进行准确的测量。热电偶具有较小的体积，可以方便地应用于 各种环境。 在使用热电偶进行温度测量时，需要注意一些因素。热电偶的两个接 点必须被正确地连接到电路中，以确保测量的准确性。热电偶的两个 接点之间的温度差异不应过大，否则会影响热电势的测量。热电偶的 响应时间与其直径和长度有关，需要根据实际情况选择合适的热电偶。 总结起来，热电偶是一种常用的测量温度的方法，它利用热电效应实 现温度的测量。热电偶的原理包括热电效应和热电势的测量，通过测 量闭合回路中的电流来确定温度。热电偶具有快速响应、宽测量范围 和较小体积等优点，但在使用时需要注意接点连接和温度差异的影响。通过了解和应用热电偶的原理和方法，我们可以准确地测量温度，并 为相关领域的研究和工作提供有价值的数据和信息。 个人观点和理解方面，我认为热电偶是一种非常实用的温度测量方法。它的原理简单明了，准确度较高，在许多工业领域和科学研究中被广 泛使用。在各种应用中，热电偶具有稳定性好、抗干扰能力强等优点，能够满足不同场合对温度测量的需求。热电偶的制作和使用也比较简单，成本相对较低，因此更容易被广泛应用于各个领域。 热电偶是一种实用的温度测量方法，通过利用热电效应实现温度的测量。它在工业和科研领域具有广泛的应用，具有准确度高、稳定性好
项目一、用热敏电阻制作水沸报警器 项目二、热电偶放大电路 设计一个热电
项目一、用热敏电阻制作水沸报警器 水沸报警器 项目二、热电偶放大电路 设计一个热电偶放大电路，输出电压0~6V、灵敏度10mV/0C。 元器件的选取：热电偶选K型热电偶，因为，热电偶的特性都是非线性的，在各类热电偶中，K型热电偶的线性是比较好的，温度从0~600℃时，最大非线性误差约为1%。放大器的选取，由于10C的温差所产生的热电偶输出电压非常小，大约只有数十微伏，要放大如此小的电压，只能采用高精度的运算放大器。这里选用与热电偶配套的专用集成运放ADOP07。现在高精度的运算放大器在市场上唾手可得，因此运放的选取已不成问题，问题的关键变成了外围器件的选择。
热电偶放大电路 图5-8 图5-8是K 型热电偶的放大电路，表5-1给出了该电路的外围元器件。R3、C1构成输入滤波器，要特别注意滤波电容器C1。因为每10C 的温差所产生的热电势非常小，大约只有数十微伏，放大器不平衡电压的漂移应当非常小；而漏电流大的电容器会产生额外的不平衡电压，假设C1的漏电流为0.1uA ，那么在R3上就会产生0.1uA×1k Ω=100uV 的不平衡电压。因此C1要么选用低漏电流型的电解电容器，要么选用尺寸较大的聚酯薄膜电容器。选用电解电容器时可用万用表测一下它的绝缘电阻，绝缘电阻越大漏电流越小。 由K 型热电偶分度表（表5-2）可知，K 型热电偶在0℃时产生的热电势为0 mV ，600℃时产生的热电势为24.902 mV 。要输出6.0 V 的电压，运放的增益大约应设置在240左右，这样可以推算出R1、R2、VR1的阻值分别为510Ω、120KΩ、3KΩ。
表5-2热电偶的输出电压 项目三、用J型热电偶制作温度计 5．2．2用热电偶制作测温电路 用J型热电偶制作一个量程为0~3000C，测量误差控制在1~20C以内的温度计。 元器件的选取 放大电路选用AD594，AD594是J型热电偶的专用集成电路，该集成电路可以进行热电动势的放大与基准接点（冷接点）的温度补偿，而且还内置有断线检测电路。但是，该芯片内部不含有线性化电路，因此，必须增加线性化电路，线性化电路由AD538AD和ADOP07D 构成。电路如图5-9所示。外围电路元器件如表5-3所示。
热电偶的制作及校验综合实验
实验三热电偶的制作及校验综合实验 一、实验目的 1、掌握热电偶原理 2、掌握热电偶的材质要求 3、掌握热电偶的制作方法 4、掌握热电偶的校验方法 二、实验内容 1、制作铜-康铜热电偶 2、校验所制作的热电偶 3、熟悉热电偶冷端补偿的几种方法 4、绘制热电势E与温度t的曲线 三、实验原理与装置 1、热电偶测温原理 将A、B两种不同材质的金属导体的两端焊接成一个闭合回路，如图1.1所示。若两个接点处的温度不同，在闭合回路中就会有热电势产生，这种现象称为热电效应。两点间温差越大则热电势越大，我们在回路内接入毫伏表，它将指示出热电势的数值。这两种不同材质的金属导体的组合体就称为热电偶，热电偶的热电极有正（＋）、负（－）之分。 当T1＞T2时，热端（T1）和冷端（T2）所产生的等位电势分别为E1和E2，此时回路中的总电势为 E= E1- E2 当热端温度T1为测量点的实际温度时，为了使T1与总电势E之间具有一定关系，我们令冷端温度T2不便，即E2=C（常数），这样回路中的总电势为 E= E1- C 回路中产生的电势仅是热端温度T1的函数。 当冷端端温度T2=0℃时，回路中电势所对应的温度即为热端的温度T1。 根据上述原理，我们可以选择到许多反应灵敏准确、使用可靠耐久的金
2、热电偶的校验 焊接好的热电偶，因材质的差异，焊点质量的差异，每支热电偶产生的热电势也不尽相同，所以，热电偶在使用之前必须进行校验。校验时。我们可以为每支热电偶绘出其E-t曲线，以供测温时使用。 四、实验步骤 1、热电偶制作 实验装置如图1.2所示 （1）准备好一台调压器； （2）将两个废旧的1号电池取出碳棒，将碳棒一端磨成锥体，令一端用导线拧紧在碳棒上并接到调压器的输出端； （3）将调压器的输入端接电源，输出调压调到20V左右； （4）将两根碳棒放在工作台上，中间留有间隙，将待焊的热电偶端头放
热电偶的制作与应用
实验十六热电偶的制作与应用 一、目的要求 1．了解热电偶温度计的测温原理。 2．学会热电偶温度计的制作与校正方法。 3．掌握电位差计的原理和使用方法。 二、实验原理 1.热电偶原理 将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。如下图： 温差电势的大小只与两个接点的温差有关，与导线的长短粗细和导线本身的温度分布无关。这样一对导线的组合就称热电偶温度计。简称热电偶。 实验表明，在一定温度范围，温差电势E与两接点的温度T0, T存在着函数关系E=F(T0 , T), 如果一个接点T0（通常指冷端）的温度保持不变，则温差电势就只与另一个接点T（通常指热端）的温度有关，即E=F(T) ，当测得温差电势后，即可求出另一个接点（热端）的温度。 为了增加温差电势，提高测量精度，可将几个热电偶串联成热电堆，如下图：
热端（测量点） 冷端（参考点） 热端（测量点） 冷端（参考点） 热电偶示意图 热电堆示意图 2. 热电偶的标定 将热电偶做为温度计，必须先将热电偶的温差电势与温度值T 之间的关系进行标定。一般不用内插式计算，而是用实验方法，用表格或T-E （或E-T ）特性曲线形 式表示。标定方法，一般采用：○ 1固定点法，即测量已知沸点或熔点温度的标准物质在沸点或熔点时的温差电势值。 ○ 2标准热电偶法，将待标热电偶与标准热电偶一起置于恒温介质中，逐点改变恒温介质的温度，待热电偶处于热平衡状态下测出每一点的温差电势。热电偶的T-E 特性曲线如下图：
热电偶测温电路
热电偶测温电路 热电偶测温电路是一种常用的温度测量电路，利用热电偶产生的电压信号来测量物体的温度。本文将介绍热电偶的原理和应用，以及构建热电偶测温电路的基本步骤和要点。 一、热电偶的原理和应用 热电偶是利用两种或多种不同金属的热电效应产生电压信号的温度传感器。当两种金属连接成闭合回路，形成一个金属电偶后，当两个接点处于不同温度时，会产生电动势差。这个电动势差与金属的热电性质以及接点温度差有关，可以通过测量电动势差来计算出被测物体的温度。 热电偶具有测量范围广、响应速度快、精度高等优点，因此被广泛应用于工业生产和科学研究领域。常见的应用包括温度控制、过程监控、热处理、燃烧控制等。 二、构建热电偶测温电路的基本步骤和要点 1. 材料准备：准备好热电偶、引线、电源、放大电路等所需材料和设备。 2. 热电偶的连接：将热电偶的两个接点分别连接到放大电路的输入端，确保连接牢固可靠。 3. 引线的引出：将热电偶的引线引出测量现场，保持引线的良好绝缘和屏蔽，以避免外界干扰。
4. 电源的连接：将电源连接到放大电路，提供所需的工作电压。 5. 放大电路的调试：根据具体情况选择合适的放大电路并进行调试，以确保测量信号能够被准确放大并输出。 6. 温度显示和记录：连接合适的显示装置或记录装置，以实时显示 或记录测量到的温度数值。 在构建热电偶测温电路时，需要注意以下要点： - 热电偶的选择：根据被测物体的温度范围和需求，选择适合的热 电偶型号和材料。 - 引线的布线：引线的布线应尽量减少电磁干扰，避免与其他电路 或设备共享同一电源线路。 - 温度补偿：对于远程测温或长引线测温，需要进行温度补偿，以 减小引线的温度误差。 - 放大电路的选择：根据需要选择适当的放大电路，确保测量信号 能够被放大和处理。 - 精度校准：热电偶测温电路在使用前需要进行精度校准，以确保 测量结果的准确性。 三、总结 热电偶测温电路是一种常用的温度测量电路，通过测量热电偶产生 的电压信号来测量物体的温度。本文介绍了热电偶的原理和应用，以 及构建热电偶测温电路的基本步骤和要点。构建热电偶测温电路时，
热电偶生产工艺
热电偶生产工艺 热电偶是一种常用于测量温度的传感器，它广泛应用于各种工业领域中。热电偶的生产工艺十分复杂，需要经过多道工序来完成。下面将介绍一下热电偶的生产工艺。 首先，热电偶的核心部分是由两种不同金属线材构成的。这两种金属线材都是高纯度的金属材料，常用的有铜、铁、镍和铬等。这两种金属线材的直径要相等，以保证测量的精确性。选择合适的金属材料和直径对热电偶的性能有很大的影响。 其次，通过不同的方式将两种金属线材连接起来，通常有焊接和扎线两种方式。焊接是将两种金属线材的端部加热至一定温度，使其熔化融合在一起。而扎线则是用一种特殊的机器将两种金属线材合并在一起，并通过机器的高速运转来使金属线材相互缠绕，确保金属接触紧密。 接下来，需要对连接好的金属线材进行绝缘处理。这一步骤的目的是防止金属线材之间发生短路，并保护线材免受环境中的腐蚀。通常采用的绝缘材料有石墨、陶瓷、石英等。绝缘材料一般以薄膜或者粉末的形式涂覆在金属线材的表面上，并在高温下烘烤固化。 在完成绝缘处理后，需要对热电偶进行外壳的制作。外壳有多种材质可选择，如不锈钢、玻璃钢等。外壳的作用是保护热电偶内部的电路，防止受到外界环境的影响。同时，外壳还起到固定和耐腐蚀的作用。
最后，对生产好的热电偶进行检测和校准。检测的目的是确保热电偶的质量达到标准要求，常用的检测方法有电流测试和温度测试等。校准是根据标准温度源或者标准温度计来进行的，通过对热电偶的输出电压和实际温度之间的比较，来确定热电偶的准确性。 总的来说，热电偶的生产工艺包括材料的选择、连接、绝缘处理、外壳制作以及检测和校准等多个步骤。每个步骤都需要严格执行，以确保生产出质量可靠的热电偶产品。只有经过精心设计和制造的热电偶，才能在各个工业领域中发挥准确可靠的测温作用。
温度传感器原理
当温度发生改变时，电阻、电容、电压等性质都会发生变化。而温度传感器就是利用这些物理特性来测量温度的一种装置。下面，我将从原理、制作工艺、应用领域、类型等方面来详细介绍温度传感器。 温度传感器可分为热敏电阻、热电偶、热电阻、半导体和红外辐射式等几种类型。其中最广泛应用的是热敏电阻和热电偶。热敏电阻是指在一定的温度范围内其电阻值随着环境温度的变化而发生相应变化的电阻元件，在使用过程中需要精确校准。热电偶是由不同材料的导线焊接在一起形成的，两端开路，当两端温度不同时，形成热电势，电热偶技术通过对电热偶的运用达到了测量目的。 一、温度传感器的原理主要包括以下几个方面： 1.传感器与温度传感器转换模块：传感器与传感器转换芯片将温度转换为电流信号，并将电流信号转换回电压信号。 2.温度测量传感器：温度传感器将传感器测量到的温度信号与计算机或设备中的电子控制器上的数字模拟信号进行比较，根据比较结果进行计算。 3.温度控制模块：温度控制系统通过对传感器测量的温度信号进行处理，计算出传感器的输出温度，并通过控制器控制输出信号的输出，实现对温度测量的自动控制。 4.温度数据采集模块：通过对温度传感器采集的信号进行数据处理，对温度数据
进行存储和分析，并输出到计算机或其他设备上，实现温度监测和控制。 5.温度精度控制模块:对温度传感器测量的信号进行分析，对输入温度信号进行精度控制，确保输出温度的准确性和可靠性。 二、制作工艺 热敏电阻和热电偶的制作工艺有所不同。热敏电阻的制作步骤大致如下：首先选择一种温度敏感系数较高的材料作为感温元件，并在其表面涂以一层薄膜来保护它，在一定的条件下对感温元件进行烧制，成型后再通过充填环氧树脂等方法将其固定安装。而热电偶的制作则主要依靠于焊接工艺，先选择好合适的导体材料和绝缘材料，然后通过不同的焊接方式来将它们连结在一起，从而完成对热电势的测量。 三、应用领域 温度传感器广泛应用于各个行业中，例如医学、冶金、机械制造、食品、农业等领域。在医学上，温度传感器可以用于测量人体体温。同时，它还可以用于炉温监测、车载控制系统中的检测和控制、农业生产过程中的温度控制等方面。 四、热敏电阻类温度传感器 热敏电阻是指通过材料内部的电阻随温度变化的特性，实现检测并转换成电信号的一种温度传感器。热敏电阻类温度传感器测量精度较高，但相对于其他类型的温度传感器而言成本较高。
实验六 热电偶的制作与标定
实验六热电偶的制作与标定 一. 目的 了解热电偶温度计的工作原理，学会焊接铜—康铜热电偶的方法，并学会热电偶的标定。 二. 热电偶温度计原理、焊接及标定 1. 热电偶温度计工作原理 测温用的温度计大致可以分为下列五类：膨胀式温度计（如水银温度计）、压力表式温度计（如充氮气温度计）、电阻温度计（如铂电阻温度计），热电偶温度计（如铂铑 10 —铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶）、辐射式温度计（如光学高温计）。其中热电偶温度计由于在测温中有较高的准确度，所以在工农业生产和科研工作中都广泛地使用。 由两种不同性质金属线或合金丝 A 与 B ，连接组成一个闭合回路称之为热电偶，如图 1 所示。 A 、 B 叫做热电极。如果使两个接点 1 、 2 处于不同的温度，回路中就会产生热电势 E ，这一现象称为热电效应，热电偶就是基于这一效应来测量温度的。
在图 1 所示的热电偶的闭合回路中所产生的热电势 E AB只与热电偶的两种材料的性质和两端的温度有关，与金属丝的长度、截面大小无关。当热电偶材料一定时，则热电势 E AB就只与热电偶两端温度 t 和 t0有关，即 E AB＝（ t，t0）。如果参考端（又称冷端）的温度 t0保持不变，则两端之间热电势 E 12 的大小就可以用来表示测量端（又称热端）1的温度高低。通常将热电偶的冷端放在装有冰水共存的保温瓶中，使其t0恒温于0℃ 。 2. 热电偶的焊接 热电偶的测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。为减小传热误差和滞后，焊接点宜小，其直径应不超过两倍金属丝的直径。焊接的方法可以采用点焊、对焊，如图 2a和b所示。也可以把两个热电偶绞缠在一起再焊，称为绞状点焊，如图 2c 所示，但绞缠圈数不宜超过 2-3 圈。 a b c 图 2 热电偶的热接点
自然热电偶法
自然热电偶法 一、前言 热电偶是一种常见的测量温度的方法，通过测量热电势的大小，可以 间接地得到物体的温度。传统的热电偶需要两种不同的金属材料组成，而且需要用电缆连接，效率低下，容易受到干扰。近年来，随着技术 的发展，自然热电偶法逐渐崭露头角，成为研究和工业应用的新方向。 二、自然热电偶法的原理 自然热电偶法是指通过两种不同温度的材料所产生的自然热电势来测 量温度的方法。自然热电偶法不需要电缆连接，因此可避免传统热电 偶的干扰问题。自然热电偶法的原理与传统热电偶相似，即利用不同 金属材料所产生的热电势变化来测量温度。但自然热电偶法所使用的 材料只有一种，并且该材料的不同部位温度不同，因此产生自然热电 势差，并可以间接地测量温度。 三、自然热电偶法的应用及优势 自然热电偶法的应用范围非常广泛，包括工业、冶金、化工、能源等 领域。相比传统热电偶，自然热电偶法具有以下优势： 1. 不需要电缆连接，减少了受干扰的概率，提高了有效性和准确性。
2. 使用的材料只有一种，减少了成本，并且使得制造过程更加简单。 3. 自然热电偶法适用于更高的温度范围。 4. 自然热电偶法的测量结果和温度变化更加灵敏和及时。 四、自然热电偶法的研究方向 随着自然热电偶法应用范围的扩大，其研究方向也逐步得到拓展。未 来的研究方向包括以下方面： 1. 自然热电偶法的精度改进，通过改进材料的制造和加工工艺来提高 精度。 2. 自然热电偶法的温度范围的拓展，在更高或更低的温度范围内进行 应用。 3. 自然热电偶法的应用于极端环境的温度检测，如深海、极地等地方。 4. 自然热电偶法的结构和性能的优化。 五、结语 自然热电偶法是一种新兴的温度测量技术，具有显著的优势。随着研 究深入和应用不断拓展，自然热电偶法必将在工业、科研和其他领域
铠装热电偶设备工艺原理
铠装热电偶设备工艺原理 热电偶是一种测量温度的传感器，可以将温度转化为电压信号进行 测量。铠装热电偶则是热电偶的一种特殊类型，它具有更高的耐热性 和耐压性能，可用于更高温度和更恶劣的环境中进行温度测量。在工 业生产和科学研究中，铠装热电偶已经成为不可或缺的重要设备之一。 铠装热电偶的结构和组成 铠装热电偶可分为两部分：铠管和热电偶。铠管是一种外层保护壳，可用来保护热电偶不受外界物理或化学影响。常见的铠管材料包括不 锈钢、合金、陶瓷等。热电偶则是铠管内部的核心部分，它由两种不 同金属的线材组成，两端分别用绝缘材料进行保护。因为热电偶的工 作原理是依赖于两种不同金属的热电势差，所以热电偶的制作材料和 组成结构非常重要。 铠装热电偶的工艺原理 铠装热电偶的制作工艺主要包括三个步骤：铠管的加工、热电偶线 材的选择和制作、热电偶的组装和测试。 铠管的加工 铠管是铠装热电偶的外层保护壳，在选择铠管时需要考虑到材料的 热膨胀系数、导热性能、耐热性和耐腐蚀性等因素。铠管的加工方式 一般采用锻造、冷拔、退火、热压和切割等工艺。在加工铠管时，要 保证其内孔和外壁的直径尺寸精度和表面质量达到要求。
热电偶线材的选择和制作 热电偶的材料选取和制作非常重要，因为它影响着热电偶的灵敏度、精度和耐用性等性能指标。一般情况下，热电偶选取的是金属线材， 常用的有铂-铑、镍-铬、铁-铜等材料。在制作热电偶时，要注意热电 偶线材的长度、直径、厚度、绝缘材料和连接方式等方面。 热电偶的组装和测试 组装铠装热电偶的过程中，需要将热电偶线材封装在铠管内部，然 后进行连接和封装。通常采用的连接方式有卡口连接和焊接连接两种。如果连接不正确，就会影响到热电偶的工作精度和灵敏度。组装好的 铠装热电偶需要进行测试和校准，以确保其测量精度和可靠性符合要求。 铠装热电偶的应用领域 铠装热电偶广泛应用于电力、冶金、化工、石油、航空航天、国防 和科学研究等领域。它可以用于高温熔融物质的测量、高速流体的流 量测量、化学反应过程的温度控制和监测，以及制冷和加热系统的检 测和控制等方面。在现代工业生产中，铠装热电偶已经成为不可或缺 的温度测量和控制设备之一。 结论 铠装热电偶是一种高精度、高灵敏度的温度测量和控制设备，具有 良好的耐热性和耐压性能，广泛应用于工业生产和科学研究中。在制
五种热电偶焊接方法在热电偶制作中的应用
五种热电偶焊接方法在热电偶制作中的应用在热电偶的制作过程中，热电偶焊接是非常重要的一步。热电偶焊接 的质量直接影响到热电偶的性能和稳定性。目前常用的热电偶焊接方法有 以下五种，分别是电阻加热焊接、电极焊接、气体保护焊接、激光焊接和 电弧焊接。 1.电阻加热焊接 电阻加热焊接是使用电流通过焊缝两侧的电阻来进行加热焊接的方法。这种方法可以实现快速、均匀的加热，并且可以控制加热温度，适用于各 种材料的焊接。在热电偶制作中，电阻加热焊接可以用来焊接热电偶的导 线和金属保护管等部分。 2.电极焊接 电极焊接是通过两个电极间的电弧将热量集中在焊缝处进行焊接的方法。这种方法可以实现高温、高能量的焊接，并且可以焊接各种材料。在 热电偶制作中，电极焊接可以用来焊接热电偶的金属热电极和导线等部分。 3.气体保护焊接 气体保护焊接是在焊接过程中通过喷射保护气体来保护焊缝避免被氧化、污染的方法。这种方法可以保证焊接质量和成型效果，并且可以焊接 各种材料。在热电偶制作中，气体保护焊接可以用来焊接热电偶的金属热 电极和导线等部分。 4.激光焊接
激光焊接是通过激光束对焊缝进行高能量、高精度的熔化焊接的方法。这种方法可以实现非常细小的焊接，且能够焊接各种材料。在热电偶制作中，激光焊接可以用来焊接热电偶的金属热电极和导线等部分。 5.电弧焊接 电弧焊接是通过电弧将焊丝或者焊条的两端熔化并与焊接材料熔化的 方法。这种方法可以实现高质量、高效率的焊接，并且适用于各种材料。 在热电偶制作中，电弧焊接可以用来焊接热电偶的金属热电极和导线等部分。 总而言之，不同的热电偶焊接方法适用于不同的情况和要求。根据热 电偶的具体制作需求和材料特性，选择适当的焊接方法可以保证热电偶的 质量和稳定性。
热电偶电路及其原理和使用
热电偶电路及其原理和使用 一、热电偶介绍：热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。它直接测量温度，并把温度信号转热电偶换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。 二、热电偶工作原理：热电偶是一种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。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。三、热电偶优点：热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：
①测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。②热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。③测量范围大：热电偶从- 40~+1600℃均可连续测温。④性能可靠，机械强度好。⑤使用寿命长，安装方便。四、热电偶的种类及结构：(1)热电偶的种类 热电偶有K型(镍铬-镍硅)WRN系列，N型(镍铬硅-镍硅镁)WRM系列，E型(镍铬-铜镍)WRE系列，J型(铁-铜镍)WRF系列，T型(铜-铜镍)WRC系列，S型(铂铑10-铂)WRP系列，R型(铂铑13-铂)WRQ系列，B型(铂铑30-铂铑6)WRR系列等。 (2)热电偶的结构形式：热电偶的基本结构是热电极，绝缘材料和保护管；并与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。在现场使用中根据环境，被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。热电偶简单分为装配式热电偶，铠装式热电偶和特殊形式热电偶；按使用环境细分有耐高温热电偶，耐磨热电偶，耐腐热电偶，耐高压热电偶，隔爆热电偶，铝液测温用热电偶，循环硫化床用热电偶，水泥回转窑炉用热电偶，阳极焙烧炉用热电偶，高温热风炉用热电偶，汽化炉用热电偶，渗碳炉用热电偶，高温盐浴炉用热电偶，铜、铁及钢水用热电偶，抗氧化钨铼热电偶，真空炉用热电偶，铂铑热电偶等。
复合材料 热电偶
复合材料热电偶 复合材料热电偶 热电偶是一种测量温度的传感器，它利用热电效应将温度转化为电压信号。复合材料热电偶是一种采用复合材料制造的热电偶，具有优良的性能和广泛的应用领域。 复合材料热电偶由两种或多种不同材料组成，这些材料具有不同的热电特性。常见的复合材料热电偶材料有铜和常见的合金如铁素体不锈钢、镍铬合金等。通过将这些材料制成细丝，然后将它们连接在一起，形成一个闭合的电路。当热电偶的两个连接点处于不同温度时，就会产生热电效应，从而产生微弱的电压信号。 复合材料热电偶具有许多优点。首先，由于采用了复合材料，热电偶的灵敏度和稳定性得到了大幅度提高。其次，复合材料热电偶具有较高的耐高温性能，可以在高温环境下长期稳定运行。同时，复合材料热电偶还具有快速响应和较小的位置误差，能够准确地测量温度变化。 复合材料热电偶在许多领域有广泛的应用。在工业领域，复合材料热电偶被广泛应用于炉温测量、热处理过程控制、燃烧器温度监测等方面。在航天航空领域，复合材料热电偶被用于飞机发动机温度监测以及航天器的温度控制。在能源领域，复合材料热电偶被用于核电站的温度监测和太阳能热发电系统的温度控制。在医疗领域，
复合材料热电偶被用于体温测量和医疗设备的温度监测等。 尽管复合材料热电偶具有许多优点，但也存在一些局限性。首先，复合材料热电偶的制造成本较高，因为需要采用特殊的材料和制造工艺。其次，复合材料热电偶的精度受到制造工艺和环境条件的影响，需要经过严格的校准和调试才能确保测量结果的准确性。 复合材料热电偶是一种性能优良、应用广泛的温度传感器。它利用热电效应将温度转化为电压信号，具有灵敏度高、稳定性好、耐高温等优点。复合材料热电偶在工业、航天航空、能源和医疗等领域有广泛的应用。尽管存在一些局限性，但随着科技的不断进步和制造工艺的改进，复合材料热电偶将在更多领域发挥重要作用。
热电偶测温变送器设计与制作 实习报告
学院 实习报告 系部名称： 专业： 班级： 学生姓名： 课程名称：热工仪表实习 实习名称：热电偶测温变送器设计与制作指导教师： 教务处制 第1页共6页
实习名称：热电偶测温变送器设计与制作 学生姓名：同组者姓名： 实习时间：2010.11.15 ～11.19实习地点： 一、实习目的与要求 学习热工仪表中数据采集、补偿、放大、矫正等知识。 二、使用设备、工具、材料名称和型号 主要器材：万用表（可测毫伏）、温度计、加热炉、集成放大器、几欧姆---几十千欧姆电阻若干、细长漆包线、K分度热电偶等。 三、实验原理 1．热电偶测温原理 下图为热电偶测温原理图，热电偶的热端与被测物体接线，温度为t。 mv 冰水混合液 A B t 图-1 热电偶的冷端放在冰水混合液中，整个回路的电动势由右边的毫伏表读出，以此读数查表即可得热端被测物体的温度。 第2页共6页
但测温方法有不少缺点，如冷端必须处于0℃，又如回路的电动势为毫伏级，一般电压表难以准确读数，并且回路的电阻会影响对电动势测的测量。为了方便且准确测量热端电动势，我们设计了-------热电偶测温变送器，该变送器将对冷端进行补偿，并将电动势值进行放大，其测温范围为0~100℃。 2．冷端温度补偿电路 冷端温度补偿电路如图。在图中Rt是铜电阻，其阻值随温度升高而增加，R1、R2、R3、R3‘的阻值为随温度变化，R3’为可调电阻，调整R3’的阻值可使电桥A、B的两端的电压相等。稳压管D，电阻R7、R6及电源E组成的回路使D两端产生2.4V左右的稳定电压，调整R6的阻值可改变D两端的电压。稳压管产生的稳定电压经R4、R5串联后向电桥供电。调整R4可改变经过Rt的电流。 R5 R4 R2 R1 Rt R3 R3' R7 R6 D S E=9V 在此次实验中，我们用漆包线绕制了一个铜电阻，其电阻值Rt=3.0Ω，测得自制热电阻阻值随温度变化数据如下表 铜电阻阻值随温度变化记录表 温度/℃18 20 25 30 35 40 45 50 55 阻值/Ω 3.6 3.6 3.7 3.7 3.8 3.9 3.9 4.0 4.0 温度/℃60 65 70 75 80 85 90 95 96 阻值/Ω 4.1 4.1 4.2 4.3 4.3 4.4 4.5 4.6 4.6 第3页共6页
传感器应用技术 热电偶结构
热电偶温度传感器广泛应用于工业生产过程中的温度测量，根据其用途和安装位置不同，它具有多种结构形式。 (1) 普通工业热电偶 普通工业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，其结构如图1.3所示。 1一测量端；2一热电极；3一绝缘管；4一保护套管；5一接线盒 图1.3普通工业热电偶结构 ①热电极：又称偶丝，它是热电偶的基本组成部分。用普通金属做成偶丝，其直径一般为0.5～3.2mm；用贵重金属做成的偶丝，直径一般为0.3～0.6mm。偶丝的长度由工作端插入在被测介质中的深度来决定，通常为300～2000mm，常用的长度为350mm。 ②绝缘管：又称绝缘子，是用于防止热电极之间及热电极与保护套之间互相短路而进行绝缘保护的零件。形状一般为圆形或椭圆形，中间开有2个、4个或6个孔，偶丝穿孔而过。材料为黏土质、高铝质、刚玉质等，材料选用视使用的热电偶而定。 ③保护套管：保护套管是用于保护热电偶感温元件免受被测介质化学腐蚀和机械损伤的装置，形状一般为圆柱形。保护套管应具有耐高温、耐腐蚀、导热性好的特性，可以用做保护套管的材料有金属、非金属及金属陶瓷三大类。金属材料有铝、黄铜、碳钢、不锈钢等，其中lCrl8Ni9Ti不锈钢是目前热电偶保护套管使用的典型材料；非金属材料有高铝质(A1203的质量分数为85%～90%）、刚玉质（A1203的质量分数为99%），使用温度都在1300℃以上；金属陶瓷材料有氧化镁加金属钼，使用温度在1700℃，且在高温下有很好的抗氧化能力，适用于钢水温度的连续测量。 ④接线盒：热电偶的接线盒用于固定接线座和连接外界导线，起着保护热电极免受外界环境侵蚀和保证外接导线与接线柱接触良好的作用。接线盒一般由铝合金制成，根据被测介质温度对象和现场环境条件要求，可设计成普通型、防溅型、防水型、防爆型等接线盒。 (2) 铠装热电偶 它是由金属套管、绝缘材料和热电极经焊接密封和装配等工艺制成的坚实组合体。金属套管材料可以是铜、不锈钢（lCrl8Ni9Ti)或镍基高温合金(GH30)等；绝缘材料常使用电熔氧化镁、氧化铝、氧化铍等的粉末；而热电极无特殊要求。套管中热电极有单支（双芯）、双支（四芯），彼此间互不接触。中国已生产S型、R型、B型、K型、E型、J型和铱铑40铱等铠装热电偶，套管最长可达100 m以上，管外径最细能达0.25mm。铠装热电偶已达到标准化、系列化。铠装热电偶具有体积小、热容量小、动态响应快、可挠性好、柔软性良好、强度高、耐压、耐震、耐冲击等许多优点，因此被广泛应用于工业生产过程。 铠装热电偶接线盒的结构，根据不同的使用条件，有不同的形式，如简易式、带补偿导线式、插座式等，选用时可参考有关资料。
热电偶概述
热电偶概述 1.1 热电偶工作原理 用热电偶测温是基于1821年西贝克（T.J.Seebeck）发现的热电效应，1826年贝克雷尔（A.C.Becquerel）第一个根据热电效应来测量温度。将两种不同的均质导体（或叫热电极也叫偶丝）焊接在一起，另一端连接电流计构成闭合回路，当焊接端(或叫测量端)与电流计端（或叫参比端）温度不一致时，回路中就会有电流通过，这种现象称为西贝克效应，又称热电效应。热电特性是物质具有的一种普遍特性，热电偶是应用最为广泛的测温仪表。热电偶回路中的热电动势由温差电势和接触电势两部分组成。 实验与计算表明，热电偶回路中的总热电动势E AB（t，to）可以用下面的数学表达式得出： 式中k、e为常数，Na和Nb分别是A、B热电极的电子密度，由热电极本身的化学成分和组织结构决定，与环境条件和外形尺寸无关。在A、B电极确定的情况下，如将参比端温度保持恒定(一般为0℃或室温)，那么回路中的热电动热大小就只与测量端温度相关了。这种以测量热电动热的方法来测量温度的一对金属导体，称为热电偶。 1.2 热电偶的结构 热电偶的结构可以用“两端五部”来概括。 从热电偶的测温原理可知，构成最基本的热电偶除了两根热电极材料外，还必须在热电极的两端按照要求作成测量端和参比端，俗称“热
端”和“冷端”，这就是所谓的“两端”。根据热电偶的不同用途和附加结构，热端有绝缘型、多支分离绝缘型、接壳型、露头型四种形式，冷端有密封和非密封两种形式。 热电偶一般由五部分构成，两根热电极（或叫偶丝）是构成热电偶的核心部分（第一部分测温元件），其它部分都是围绕它展开；为了保证回路中热电动势不损失以准确传递被测温度信号，必须用绝缘材料使两热电极除两端点之外的其余部分之间，及其与外界之间有可靠的绝缘（第二部分绝缘材料）；为了保护绝缘材料和偶丝，延长热电偶的使用寿命，一般还设计有保护套管（第三部分保护管）；为了安装接线使用方便，同时适应各种使用场合，一般还设计有第四部分接线装置和第五部分安装固定装置。这些就是所谓的“五部”。根据不同用途，能够测温的最基本的热电偶（即热电偶芯），没有保护管和安装固定装置。 1.3 热电偶的分类 热电偶按照制造方法和结构分类，可分为装配热电偶、铠装热电偶两个基本大类；随着工艺技术的不断发展，综合了装配热电偶和铠装热电偶的优点的复合铠装热电偶具有很好的性价比，有很大的市场推广潜力。按照热电偶的热电特性分类，有10个已经标准化的分度号和其它很多具有专门用途的非标准化热电偶；按照每支产品中所含热电偶的对数分类，有单支、双支、三支、多支热电偶；按照热电偶电极（或叫偶丝）的资源状况分类，有贵金属热电偶和廉金属热电偶