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熱電偶溫度傳感器的工作原理
 
錄入時間:2014-10-24 09:54:36瀏覽次數(shù):1
 

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、測溫范圍寬、熱慣性小、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點。因內(nèi)阻小輸出信號便于遠(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)生一個熱電勢,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)生的熱電勢由接角電勢和溫差電勢兩部分組成。

溫度傳感器的問題也有很多
  當(dāng)兩種金屬接角在一起時,由于不同導(dǎo)體的自由電子密度不同。在結(jié)點處就會發(fā)生電子遷移擴散。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)擴散達(dá)到平衡時,在兩種金屬的接角處形成電勢,稱為接觸電勢即鉑爾帖效應(yīng)。其大小除與兩種金屬的性質(zhì)有關(guān)外,還與結(jié)點溫度有關(guān)。
  對于任何一個金屬,當(dāng)其兩端溫度不同時,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,動能也小。因此,沒溫端的自由電子要向低溫端擴散,最后同樣要達(dá)到動態(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,又稱為湯姆森電勢。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)的溫差電勢極小,可以忽略。因此,在一個熱電偶回路中起決定作用的是兩個接點處產(chǎn)生的與材料性質(zhì)和該點所處溫度有關(guān)的接觸電勢。
  總之,熱電偶是一種感溫元件,它把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電溫度計是由熱電偶、補償導(dǎo)線及測量儀表構(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)成一個閉合回路,當(dāng)測量端與儀表接線端的溫度不同時,由于熱電效應(yīng),回路中就會產(chǎn)生零點幾到幾十毫伏的熱電動勢,測量端在測量時被置于測量場所,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)生的電動勢稱為熱電動勢。勢電偶的兩個結(jié)點中,置于溫度為t的被測對象中的結(jié)點稱為測量端,又稱為工作端或熱端,而置于參考溫度為t的被測對象的另一結(jié)點稱為參考端,又稱自由端冷端。

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