热电偶的应用与发展

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摘要：目前，对于热电偶传感器的研究已经很透彻。在很多领域里，热电偶的应用是达到了举足轻重的程度，应用很广泛，效果也很理想。但是，其发展还有很大的空间，对于它的性能、用途以及使用范围还需进一步了解。鉴于热电偶的高速发展，本文主要对它的应用与发展进行阐述。

At present, the research of thermocouple sensor has been very thorough. In many fields, the application of thermocouple is reached the degree of play a decisive role, the application is very wide, the effect is also very good. However, the development of space is still great, forits performance, and use range still need further understanding. In view of the rapid development of thermocouple, described in this paper, the application and development of it

关键字：热电偶传感器测温应用发展

1热电偶的工作原理

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材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。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的热电势。

2热电偶的种类及应用

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。

（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。

S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，

“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S 型热电偶仍可用于近似实现国际温标。

S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。

（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶铂铑13-铂热电偶（R型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铂，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。

R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当，在我国一直难于推广，除在进口设备上的测温有所应用外，国内测温很少采用。1967年至1971年间，英国NPL，美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究，其结果表明，R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好，我国目前尚未开展这方面的研究。

R型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。

（B型热电偶）铂铑30-铂铑6热电偶

铂铑30-铂铑6热电偶（B型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（BP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为30%，含铂为70%，负极（BN）为铂铑合金，含铑为量6%，故俗称双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。 B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在0~50℃范围内热电势小于3μV。 B型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。

（K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶

镍铬-镍硅热电偶（K型热电偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。

K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。

K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。

（N型热电偶）镍铬硅-镍硅热电偶

镍铬硅-镍硅热电偶（N型热电偶）为廉金属热电偶，是一种最新国际标准化的热电偶，是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点：K型热电偶在300~500℃间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800℃左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。正极（NP）的名义化学成分为：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，负极（NN）的名义化学成分为：Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用温度为-200~1300℃。

N型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜，不受短程有序化影响等优点,其综合性能优于K型热电偶,是一种很有发展前途的热电偶.

N型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。

（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶

镍铬-铜镍热电偶（E型热电偶）又称镍铬-康铜热电偶，也是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铬10合金，化学成分与KP相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钴，铁等元素。该热电偶的使用温度为-200~900℃。

E型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。E热电偶还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。

E型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性较热电偶。

（J型热电偶）铁-铜镍热电偶

铁-铜镍热电偶（J型热电偶）又称铁-康铜热电偶，也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，常被含糊地称之为康铜，其名义化学成分为：55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的锰，钴，铁等元素，尽管它叫康铜，但不同于镍铬-康铜和铜-康铜的康铜，故不能用EN和TN来替换。铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200~1200℃，但通常使用的温度范围为0~750℃

J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。

J型热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。

（T型热电偶）铜-铜镍热电偶

铜-铜镍热电偶（T型热电偶）又称铜-康铜热电偶，也是一种最佳的测量低温的廉金属

的热电偶。它的正极（TP）是纯铜，负极（TN）为铜镍合金，常之为康铜，它与镍铬-康铜的康铜EN通用，与铁-康铜的康铜JN不能通用，尽管它们都叫康铜，铜-铜镍热电偶的盖测量温区为-200~350℃。

T型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,特别在-200~0℃温区内使用，稳定性更好，年稳定性可小于±3μV，经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。

T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制。

3热电偶传感器在具体工程中的应用：

漏钢是连铸生产中一种灾难性的事故，漏钢会损坏设备，降低作业率，给企业造成很大的经济损失。连铸漏钢可分为粘结漏钢、夹渣漏钢、裂纹漏钢等，漏钢与钢水成分、温度、设备状况、保护渣性能以及操作水平有密切联系。生产过程中的漏钢事故一般为铸坯出生壳在结晶器内发生粘结或其他异常情况没有得到补救，出结晶器时没有达到足够的安全厚度而导致漏钢。为了减少漏钢事故发生，人们一直致力于开发漏钢预报系统。通过在结晶器铜板中埋入温度传感器热电偶对铜板进行热监控，镭目科技有限责任公司通过对影响漏钢预报系统准确率因素的研究，采取了一系列的改进措施，成功研制出一种高准确率的漏钢预报系统，目前该系统已经在国内多家钢厂成功运行，得到了广泛的好评。

漏钢预报系统，是一种可以通过分析分布在结晶器壁上的热电偶采集到的温度变化，得知坯壳破裂处及其扩展，从而检测出漏钢趋势并进行报警的设备。RAMON漏钢预报系统主要由以下几部份组成：现场操作箱、控制柜、工控机、热电偶模块、连接器、热电偶、热电偶保护套管、离线检测装置等部分组成，如图1所示。

正常浇注情况下，由于结晶器内新生高温坯壳的不断向下运动，上排热电偶温度大于

下排热电偶的温度；当坯壳发生粘结被拉断时，补入的钢水直接和铜板接触，上排热电偶温度升高，拉断处会形成薄弱的坯壳并将继续向下运动，在钢水静压力的作用下紧贴铜壁，使下排的热电偶温度也随之上升”。当粘结严重时，会使两个热电偶的温升达到一定值，如果温升超过允许值，系统便发出漏钢报警，报警原理如图2所示。

预报系统可分为手动操作或自动控制。当选择人工控制时，操作人员根据系统画面及报警，手动控制相应系统；在自动状态下，当出现非正常状态时，系统自动降低相应流的拉速并发出警报，相应流自动减速，以便使裂口愈口。提供的愈合时间是根据不同钢种预先设定的。自发生报警恢复至正常状态，不需人工操作，如图3所示。

影响预报准确度的因素：在连铸生产过程中，结晶器内实际没有黏结，但是由于某些原因导致热电偶温度曲线波动过大而产生漏钢预报即误报；但结晶器内实际发生了黏结，而由于热电偶没有检测到等原因漏钢预报系统没有预报而发生漏钢事故，就是漏报。经过现场试验分析确定误报、漏报发生的原因主要有以下几种：(1)热电偶线下检测质量不合格，热电

偶存在质量问题。在使用过程中热电偶性能不稳定或失去热电特性，温度曲线波动过大，造成误报，误报频繁系统被迫关闭，将产生漏报。(2)热电偶装配方式不够合理或者密封不好，使用一段时间后，热电偶与结晶器安装槽不能紧密接触，进水及油污将使测量温度与实际温度偏差大，温度曲线呈波动状，造成误报。(3)电气设计不合理、电磁干扰严重，在热电偶信号传输过程中发生失真现象，使温度曲线波动，将产生误报和漏报。(4)在漏钢预报系统中，相应钢种组报警参数值设置较小或较大，也会产生误报和漏报。(5)算法不合理，也将产生误报和漏报。

4热电偶的发展

国内外的许多研究机构和制造商，根据工业过程自动化的检测和控制要求，不断设计和制造出许多新的热电偶，目前的发展趋势大致如下:

产品结构铠装化

铠装热电偶具有寿命长、可弯曲、热响应时间小、耐震动等的优点，倍受用户青睐。它将逐步地代替过去用绝缘瓷珠穿丝的装配结构型式。

产品结构安装套管化

由于热电偶检测元件实现了铠装化，因此可以做到整机与套管分离成两部分，用户可以预先将套管安装在工业过程设备上，热电偶可以在不停机的情况下安装或拆卸，设备中的介质不泄漏，既可靠又安全。

检测、信号转换和现场显示一体化

随着电子产品的小型化，原来作为直流4～20mA或1～5V标准信号传输的热电偶系列的温度变送器也已小型化，可以安装在现场的热电偶接线盒内与热电偶成为一体，且只需用两根普通导线连接而不必使用较为昂贵的补偿导线。检测、信号转换和显示成为一体的带转换器、带显示的热电偶则可满足现场显示的需要。

近年来，现场总线已广泛应用于许多自动化控制领域，带智能型转换器的热电偶也已面世。它采用二线制4～20mA或数字化输，通过手持终端操作器接在4～20mA任意位置，实现数字信号通讯的现场或远距离重调。它还具有PID的控制功能。在这种情况下，4～20mA作为控制输出，过程变量是测量的温度值,，设置则可由操作者直接或使用一个可组态的设置操作器来调整，其输出信号可接到执行单元；同时信号的数字部分提供过程变量、输出、设置和其他转换参数或PID参数

总结：热电偶的应用在工业中随处可见，学习好热电偶有利于我们将来的发展，这样才能不断的进步。

参考文献：1 百度百科，词条“热电偶”、“热电效应”；

2 百度文库，《热电偶型号》；

3 马西秦主编，自动检测技术，机械工业出版社，2008.9；

4 郑玮、向明东、陈伟昕，热电偶精密测温技术的发展方向，《现代测量与实验室管理》2002 年第4 期；

5《热电偶的测温原理及误差分析[ J ].》宁夏电力增刊, 2007 (2) : 76 - 78. 6《西北轻工业学院学报》张庆玲西安航空工业技术专科学校电气系.

热电偶特性及其应用研究实验报告

实验报告热电偶特性及其应用研究姓名：学号：班级:

热电偶特性及其应用研究一、实验目的 1.了解电位差计的构造、工作原理及使用方法； 2.了解温差电偶的测温原理和基本参数； 3.测量铜—康铜热电偶的温差系数。二、实验原理 1.电位差计的补偿原理为了能精确测得电动势的大小，可采用图2.10.2所示的线路。其中是电动势可调节的电源。调节，使检流计指针指零，这就表示回路中两电源的电动势、方向相反，大小相等。故数值上有(2.10.1) 这时我们称电路得到补偿。在补偿条件下，如果的数值已知，则即可求出。据此原理构成的测量电动势和电位差的仪器称为电位差计。 2.实际电位差计的工作原理使用时，首先使工作电流标准化，即根据标准电池的电动势调节工作电流I。将开关K2合在S位置，调节可变电阻，使得检流计指针指零。这时工作电流I 在段的电压降等于标准电池的电动势，即(2.10.2) 再将开关K2合向X位置，调节电阻Rx，再次使检流计指针指零，此时有

这里的电流I就是前面经过标准化的工作电流。也就是说，在电流标准化的基础上，在电阻为Rx的位置上可以直接标出与对应的电动势(电压)值，这样就可以直接进行电动势(电压)的读数测量。 3. 温差电偶的测温原理把两种不同的金属或不同成分的合金两端彼此焊接成一闭合回路，如图所示。若两接点保持在不同的温度t和t0，则回路中产生温差电动势。温差电动势的大小除了和组成热电偶的材料有关外，唯一决定于两接点的温度函数的差。一般地讲，电动势和温差的关系可以近似地表示成这里t是热端温度，t0是冷端温度，c称为温差系数，其大小决定于组成电偶的材料。三、实验所用仪器及使用方法 1.仪器：UJ31型电位差计、标准电池、光点检流计、稳压电源、温差电偶、冰筒、水银温度计、烧杯、控温实验仪等。 2.使用方法 UJ31型电位差计： (1)将K2置于“断”，K0置于“×1”档(或“×10”档，视被测量值而定)，分别接上标准电池、检流计、工作电源。被测电动势(或电压)接于“未知1”或“未知2”。 (2)根据温度修正公式计算出标准电池的电动势Es的值，调节Rs的示值与其相等。将K2旋至“标准”档，按下K1(粗)按钮，调节Rn1、Rn2、Rn3，使检流计指针指零，再按下K1(细)按钮，用Rn3精确调节至检流计指针指零。 (3)将K2旋至“未知1”(或“未知2”)位置，按下K1(粗)按钮，调节读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，使检流计指针指零，再按K1(细)按钮，细调读数转盘III使检流计指针精确指零。此时被测电动势(或电压)Ex等于读数转盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上的示值乘以相应的倍率之和。标准电池：实验中使用饱和标准电池的20℃时的电动势E =1.0186V。则温度为t℃时 20 的电动势可由下式近似得到控温实验仪：轻按“SET”按钮开始设置温度。此时轻按“位移”按钮，改变调节焦点位置；轻按“下调”按钮，减小焦点处数字；轻按上调按钮时，增大焦点处数字。再次轻按“SET”按钮，并设置加热电流后开始加热。

热电偶测温的使用原理

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。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。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

《自动检测技术及仪表》课程设计报告热电偶温度计的测温原理、选型及其应用学院：班级：姓名：学号：

目录一摘要 (3) 二热电偶温度计的测温原理 (3) 2.1 热电偶的测温原理 (3) 2.2 接触电势 (4) 2.3 温差电势 (4) 2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4) 三热电偶温度计的组成结构及其作用和特 (5) 3.1 热电偶温度计的组成结构 (5) 3.2 热电偶温度计的作用及特点 (6) 四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7) 4.1 均质导体定则 (7) 4.2 中间导体定则 (7) 4.3 连接导体和中间温度定则 (8) 五热电偶温度计的误差分析及选型 (8) 5.1 影响测量误差的主要因素 (8) 5.1.1插入深度 (8) 5.1.2响应时间 (9) 5.1.3热辐射 (10) 5.1.4冷端温度 (11) 5.2 热电偶温度计的选型 (11) 六现场安装及其注意事项 (13) 七总结 (13) 八参考文献 (15)

一、摘要热电偶温度计是一种最简单﹑最普通，测温范围最广的温度传感器，是科研﹑生产最常用的温度传感器。在使用时不注意，也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题，详细探讨影响测量误差的主要因素：热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响；在使用时应该怎样选择热电偶温度计，以及使用时的一些安装注意事项，这对提高测量精度，延长热电偶寿命，都有一定的意义。二、热电偶温度计的测温原理热电偶温度计是一种感温元件 , 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 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产生电势，这种现象称为热电效应（或者塞贝克效应）。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°C 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。热电偶温度计测温原理图如图所示：其中，T是热端、工作端或者测量端， T

实验二十一__热电偶的原理及现象实验

热电偶的原理及现象一、实验目的：了解热电偶测温原理。二、基本原理：1821年德国物理学家赛贝克（T?J?Seebeck）发现和证明了两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。这种物理现象称为热电效应（塞贝克效应）。热电偶测温原理是利用热电效应。如图21—1所示，热电偶就是将A和B二种不同金属材料的一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端处在温度T0称为自由端或参考端，也称冷端(接引线用来连接测量仪表的图21—1热电偶两根导线C是同样的材料，可以与A和B不同种材料)。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成若干分度号，并且有相应的分度表即参考端温度为0℃时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。热电偶一般用来测量较高的温度，应用在冶金、化工和炼油行业，用于测量、控制较高的温度。本实验只是定性了解热电偶的热电势现象，实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它们封装在悬臂双平行梁上、下梁的上、下表面中，二个热电偶串联在一起，产生热电势为二者之和。三、需用器件与单元：机头平行梁中的热电偶、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、-15V电源；调理电路面板中传感器输出单元中的热电偶、加热器；调理电路单元中的差动放大器；室温温度计（自备）。四、实验步骤： 1、热电偶无温差时差动放大器调零：将电压表量程切换到2V档，按图21—2示意接线，检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底（增益为101倍），再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；再调节差动放大器的调零旋钮，使电压表显示0V左右，再将电压表量程切换到200mV档继续调零，使电压表显示0V。并记录下自备温度计所测的室温tn。

热电偶传感器的应用与发展.

热电偶传感器的应用与发展一、引文 1.工作原理在大量的热工仪器中，热电偶作为温度传感器，得到了广泛使用。它是利用热电效应来进行工作的，其热电势率一般为几十到几μV/℃。所谓的热电效应，是指当受热物体中的电子（洞），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。热电偶是将两种不同成份的导体，两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端），接线端子端叫冷端。当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值。电动势随温度升高而增长。由于热电偶直接和被测对象接触，不受中间介质的影响，因而测量精度高，并且可以在-200～+1600℃范围内进行连续测量，甚至有些特殊热电偶，如钨-铼，可测量高达+2800℃的高温，且构造简单，使用方便。但是，热电偶只产生毫伏（mV）级输出，且需冷接点补偿（CJC）技术，延长时需补偿导线。 2.补偿原理利用热电偶传感器测量温度时，冷端温度的影响是不可忽略的，且热电偶冷端暴露于作业环境中，可以认为冷端温度与作业环境温度一致。作业环境温度随季节气候变化而变化，因此冷端温度的测定是动态测定，冷端电势补偿是动态补偿。在热电偶冷热端电势关系中，有如下公式存在： E AB(t，0)=E AB(t，t n)+E AB(t n，0) 其中，t为实测温度；t n为冷端温度；E AB（t，0）为冷端温度为0℃时，热电偶电势输出； E AB(t，t n)为冷端温度为t n℃时，热电偶电势输出；E AB(t n，0)为冷端补偿电势。上式中，E AB(t，t n)可直接从热电偶输出中检测到，只要获取冷端温度t n，就可以由分度表换算出E AB(t n，0)，进而求出E AB(t，0)。于是完成了冷端电势补偿，并可换算出实测温度t 。

热电偶测温原理及常见故障

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。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。常用的热电偶材料有：热电偶分度号热电极材料正极负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬镍硅 T 纯铜铜镍 J 铁铜镍 N 镍铬硅镍硅 E 镍铬铜镍 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。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。热电偶冷端补偿原理热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。这就是热电偶的冷端补偿原理。

热电偶测量温度原理.

1、2两点的温度不同时，回路中就会产生热电势，因而?就有电流产生，电流表就会?发生偏转，这一现象称为热?电效应（塞贝克效应），产生的电势、电流分别叫热电?势、热电流。热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件。将不同材料的导体A、B接成闭合回路,接触测温点的一端称测量端,一端称参比端。若测量端和参比端所处温度t和t0 不同,则在回路的A、B之间就产生一热电势EAB(t，t0 ),这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。EAB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0 而变,这种回路称为原型热电偶。在实际应用中，将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。第一节热电偶的测温原理在1821年德国医生塞贝克在实验中发现热电效应以来，经珀尔帖、汤姆逊以及开尔文等科学家的大量研究，热电效应理论得到了不断的发展，并日趋完善。热电偶是热电效应的具体应用之一，它在温度测量中得到了广泛的应用，热电偶具有结构简单、容易制造、使用方便和测量精度高等优点。可用于快速测温、点温测量和表面测量等，但是热电偶也存在着不足的地方，如使用的参考端温度必须恒定，否则将歪曲测量结果；在高温或长期使用中，因受被测介质或气氛的作用（如氧化、还原等）而发生劣化，降低使用寿命。尽管如此，热电偶仍在工业生产和科研活动中起着举足轻重的作用。下面我们从三个热电效应的阐述中来讨论热电偶的测温原理。一、塞贝克效应和塞贝克电势热电偶为什么能用来测量温度呢？这就是从热能和电能的相互转化的热电现象说起。在1821年，塞贝克通过实验发现一对异质金属A、B组成的闭合回路（如图1-1）中，如果对

热电偶测温原理及其应用

热电偶测温原理及其应用重点 1、掌握热电偶测温原理 2、了解热电偶测量电路及其补偿方法 3、了解热电偶应用一、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 ＞ T0（如上图 12-1热电效应），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，即： 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。如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关；如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。 1、均质导体定则 : 2、中间导体定则: 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要两端的温度相等，该导体接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。

热电偶的工作原理及结构

热电偶工作原理及结构检修岗位 1.懂工作原理 1.1热电偶测温原理两种电子密度不同的导体构成闭合回路,如果两接头的温度不同,回路中就有电流产生,这种现象成为热电现象,相应的电动势成为温差电势或热电势,它与温度有一定的函数关系,利用此关系就可测量温度。这种现象包含的原理有: 帕尔帖定理----不同材料结合在一起,在其结合面产生电势。汤姆逊定理---由温差引起的电势。当组成热电偶的导体材料均匀时,其热电势的大小与导体本身的长度和直径大小无关,只与导体材料的成分及两端的温度有关。因此,用各种不同的导体或半导体可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。 1.2热电偶三大定律均质导体定律由单一均质金属所形成之封闭回路，沿回路上每一点即使改变温度也不会有电流产生。亦即，E = 0。由2种均质金属材料A 与B所形成的热电偶回路中，热电势E与接点处温度t1、 t2的相关函数关系，不受A 与B之中间温度t3与t4之影响。中间金属定律

在由A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C，C之两端接合点之温度t3若为相同的话，E不受C插入之影响。在由A与B所形成之热电偶回路，将A与B的接合点打开并插入均质的金属C 时，A与C接合点的温度与打开前接合点的温度相等的话，E不受C插入的影响。如右图所示，对由A 与B所形成之热电偶插入第3之中间金属C，形成由A与C、C与B之2组热电偶。接合点温度保持t1与t2的情况下，E AC + E CB = E AB。中间温度定律

如右图所示任意数的异种金属A、B、C???G所形成的封闭回路，封闭回路之全体或是全部的接合点保持在相等的温度时，此回路的E=0。如右图所示，A与B所形成之热电偶，两接合点之温度为t1与t2时之E为E12，t2与t3时之E为E13的话，E12 + E23 = E13。此时，称t2为中间温度。以中间温度t2选择如0℃这样的标准温度，求得相对0℃任意的温度t1、t2、t3???tn之热电动势，任意两点间之热电动势便可以计算求得。如右图所示，对于使用补偿导线之热电偶回路适用以上之观念。A与B为热电偶，C 与D为A、B用之补偿导线，M为数字电压计，计算后可得下面关系式： E = E AB (t1) － E AB (t3) 也就是说，M 所测定之电

热电偶种类及其工作原理

热电偶种类及其工作原理 2008-9-12 常用的热电偶种类热电偶的工作原理什么叫热电偶？这就要从热电偶测温原理说起，热电偶是一种感温元件 , 是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材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。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两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数； 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； 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。【字体：大热电偶的结构形式 2007-12-20 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： ·组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ·两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ·补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ·保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式。

热电偶传感器的应用与发展

HEFEI UNIVERSITY 热电偶式传感器的应用与发展系别电子信息与电气工程系班级 09自动化1班学号09050750020905075014 0905075023 姓名王林吴红田坤完成时间2011.11.25

热电偶传感器应用与发展摘要：目前，对于热电偶传感器的研究已经很透彻。在很多领域里，热电偶的应用是达到了举足轻重的程度，应用很广泛，效果也很理想。但是，其发展还有很大的空间，对于它的性能、用途以及使用范围还需进一步了解。鉴于热电偶的高速发展，本文主要对它的应用与发展进行阐述。关键字：热电偶传感器测温应用发展一、热电偶传感器的简介热电偶传感器在许多方面都具备了一种理想温度传感器的条件,是一种典型的自发电传感器。在温度测量领域获得广泛应用。在《自动检测技术》、《传感器技术》等课教学中,热电偶传感器也是比较重要的内容，它涉及较多的理论与基本定律。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它的优点是：结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等等。热电偶是一个有源元件，测量时不需要外加电源。所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。二、热电偶的工作原理及热电动势两种不同材料的导体组合成为一个闭合回路（图1），当回路的两个接触点分别置于不同的温度场中时，回路就会产生一个电动势（图2），即为“热电动势”。图1热电偶回路图2热电偶回路的电动势热电动势有两部分组成：接触电动势，温差电动势。（1）接触电动势公式：e AB(t)=U At-U Bt e AB(t0)=U At0-U Bt0 （2）差动电动势公式：e A(t,t0)=U At-U At0 e B(t,t0)=U Bt-U Bt0

热电偶的工作原理及结构

由单一均质金属所形成之封闭回路，沿回路上每一点即使改变温度也不会有电流产生。亦即，E = 0。由2种均质金属材料A与B所形成的热电偶回路中，热电势E与接点处温度t1、t2的相关函数关系，不受A与B 之中间温度t3与t4之影响。中间金属定律在由A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C，C之两端接合点之温度t3若为相同的话，E 不受

C插入之影响。在由A与B所形成之热电偶回路，将A与B的接合点打开并插入均质的金属C时，A与C 接合点的温度与打开前接合点的温度相等的话，E不受C 插入的影响。如右图所示，对由A与B所形成之热电偶插入第3之中间金属C，形成由A与C、C与B 之2组热电偶。接合点温度保持t1与t2的情况下，E AC + E CB = E AB。中间温度定律

热电阻和热电偶的区别及现场应用

热电阻和热电偶的区别电站现场使用的热电偶一般是两线制的，而热电阻一般是三线制或者四线制的。热电偶是一种测温度的传感器，与热电阻一样都是温度传感器，但是他和热电阻的区别主要在于：一、信号的性质，热电阻本身是电阻。温度的变化，使电阻产生正的或者是负的阻值变化；而热电偶，是产生感应电压的变化，他随温度的改变而改变。二、两种传感器检测的温度范围不一样，热阻一般检测0-150度温度范围，最高测量范围也可达600度左右（当然可以检测负温度）. 常用的铂热电阻(Pt100、Pt10)、铜电阻Cu50（负50-150度）。热电偶可检测0-1000度的温度范围（甚至更高），热电偶常用的有铂铑——铂（分度号S，测量范围0-1300度）、镍铬——镍硅（分度号K，测量范围0-900度）、镍铬——康铜（分度号E，测量范围0-600度）、铂铑30——铂铑6（分度号B，测量范围0-1600度）。所以，前者一般用于较低温度检测，后者可应用于较高温度检测。三、从材料上分，热阻是一种金属材料，具有温度敏感变化的金属材料，热电偶是双金属材料，即两种不同的金属，由于温度的变化，在两种不同的金属丝的两端产生电势差。四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的，这句话是没问题，但一般PLC都直接接入4～20mA信号，而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了！

热电阻是RTD信号，热电欧是TC信号！五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块，可直接输入热电阻和热电偶信号。六、热电偶有J、T、N、K、S等型号，有比电阻贵的，也有比电阻便宜的，但是算上补偿导线，综合造价热电偶就高了。七、虽然都是接触式测温仪表，但它们的测温范围不同。热电偶使用在温度较高的环境，因它们在中，低温区时输出热电势很小(查表可以看一下)，当电势小时，对抗干扰措施和二次表和要求很高，否则测量不准，还有，在较低的温度区域，冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出，不易得到全补偿。这时在中低温度时，一般使用热电阻测温范围为200-500，甚至还可测更低的温度(如用碳电阻可测到1K左右的低温).现在正常使用铂热电阻Pt100，(也有Pt50，100和50代表热电阻在0度时的阻值，在旧分度号中用BA1，BA2来表示，BA1在0度时阻值为46欧姆，在工业上也有用铜电阻，分度号为CU50和CU100，但测温范围较小，在-50-150之间.在一些特殊场合还有铟电阻，锰电阻等) 2.热电偶测量温度的基本原理是热电效应，二次表是一个检伏计或为了提高精度时使用电子电位差计。电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度而变化的特性而工作的，二次表是一个不平衡电桥. 3.由热电偶测温原理可知，只有在其冷端温度恒定时，被测温度才与热电势成单值函数关系.在实际使用中，就用一种热电特性与相应热电偶特性相似的廉价的连接导线(也称为补偿导线)，使热电偶冷端引伸到温度相对恒定的地方(最好为0

压簧热电偶应用介绍

温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高，而热电偶经常被用于工业生产中，在温度测量中占有重要地位。下面我来简单介绍下压簧热电偶的基本情况和相关安装方法，以便于我们能更好的利用。压簧热电偶通过压簧将热电偶端部与被测物的表面紧贴，以提高测量的可靠性和准确性。它与显示仪表等配套使用，可直接测量 0~400 ℃范围内的温度。压簧固定热电偶安装是将其固定在被测物体上面，先将连接螺栓拧紧在被测物体上，再将热电偶紧贴被测物，拧紧卡套螺钉，最后拧上锁紧卡套。压簧式热电偶由保护管、安装螺栓、锁紧卡套、弹簧及热电偶导线等组成。压簧式固定热电偶带有软性延长导线，可以自由弯曲，具有热响应时间小，使用方便等特点,适用于塑料挤出机、轻纺、食品等工业。安装方法：固定安装在被测物体上面，先将连接螺栓拧紧在被测物体上，再将热电偶紧贴被测物，拧紧卡套螺钉，最后拧上锁紧

卡套。 WRET-01 型压簧固定式镍铬- 铜镍热电偶通过压簧将热电偶端部与被测物的表面紧贴, 以提高测量的可靠性和准确性。它与显示仪表等配套使用，可直接测量0~400 ℃范围内的温度。热电偶带有软性延长导线，可以自由弯曲，具有热响应时间小，使用方便等特点,适用于塑料挤出机、轻纺、食品等工业。安徽皖控自动化仪表有限公司成立于2012年，是专业从事工业自动化仪表研究开发、制造的专业厂家之一，注册资金5510万元。自公司成立以来被评为高新技术企业、规模企业、成立有滁州市工业在线检测仪表工程技术研研究中心、获得青年文明号、民营科技企业的称号，市认定企业技术中心证书、高新技术产品认证证书、市科技进步奖。展望未来，安徽皖控自动化仪表有限公司将会不断创新，通过提供具有国际水准的优质产品和卓越的服务为客户创造价值，在发展成为国内过程自动化仪表行业顶级企业的同时，促进中国自动化技术的应用与发展水平，为推动中国社会工业化的进程不断努力！

关于热电偶在工业生产中的应用王耀雷

关于热电偶在工业生产中的应用摘要热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。他的主要特点就是测温范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，便于自动控制和集中控制。文章主要介绍了热电偶的种类，工作原理、应用现状、应用前景。关键词：热电偶，原理，种类，应用，前景一．热电偶的工作原理与分类 1. 热电偶的工作原理任意两种材质不同的金属导体或半导体（称为热电偶丝材或热电极）A 和B 首尾连接成闭合回路, 只要两接点T1和T2 的温度不同, 就会产生热电势, 形成热电流, 这就是热电效应。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. 热电偶原理图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；（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A 和B 焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。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.热电偶的计算方法 1、公式当热电偶的冷端温度t0 0℃时，由于热端与冷端的温差随冷端的变化而变化，所以测得的热电势E AB（t，t0）与冷端为0℃时所测得的热电势E AB（t，0℃）不等。若冷端温度高于0℃，则E AB（t，t0）

热电偶基本原理和使用方法

热电偶基本原理和使用方法常用热电偶分度号有S、B、K、E、T、J等，这些都是标准化热电偶。其中K型也即镍铬－镍硅热电偶，它是一种能测量较高温度的廉价热偶。由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。它可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。它不能用于还原性介质中，否则，很快腐蚀，在此情况下只能用于500度以下的测量。它比S型热偶要便宜很多，它的重复性很好，产生的热电势大，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。虽然其测量精度略低，但完全能满足工业测温要求，所以它是工业上最常用的热电偶。概述：作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一——热电偶，与铂热电阻一起，约占整个温度传感器总量的60%，热电偶通常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。热电偶工作原理：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两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；（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；（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。热电偶的基本构造：工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。一、常用热电偶丝材及其性能１、铂铑10－铂热电偶（分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶）该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂；它的特点是：（１）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；

热电偶的应用与发展

热电偶的应用与发展专业＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿学号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

摘要：目前，对于热电偶传感器的研究已经很透彻。在很多领域里，热电偶的应用是达到了举足轻重的程度，应用很广泛，效果也很理想。但是，其发展还有很大的空间，对于它的性能、用途以及使用范围还需进一步了解。鉴于热电偶的高速发展，本文主要对它的应用与发展进行阐述。 At present, the research of thermocouple sensor has been very thorough. In many fields, the application of thermocouple is reached the degree of play a decisive role, the application is very wide, the effect is also very good. However, the development of space is still great, forits performance, and use range still need further understanding. In view of the rapid development of thermocouple, described in this paper, the application and development of it 关键字：热电偶传感器测温应用发展 1热电偶的工作原理热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材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。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的热电势。 2热电偶的种类及应用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。（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。 S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，