热电偶的热电效应是什么意思 浅谈热电偶下的热点效应

　　本文主要是关于热电偶的相关介绍，详细描述了热电偶下的热电效应，并探讨了热电效应产生的条件。

　　热电偶

　　热电偶（thermocouple）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。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

　　热电偶的种类

　　目前常用热电偶主要有以下几类。

　　（1） 铂铑10-铂热电偶。分度号为S，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃，适于在氧化气氛中测温，不适于在还原气氛中使用，但短期内可用于真空中测温。

　　（2） 铂铑30-铂铑6热电偶。分度号为B，长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃，适于在氧化气氛中测温，不适于在还原气氛中使用，但短期内可用于真空中测温。

　　（3） 镍铬-镍硅热电偶。分度号为K，按热电偶直径，温度范围为0～1300℃，适于在中性气氛中测温，不适于还原气氛中测温。

　　（4） 镍铬-康铜热电偶。分度号为E，温度范围为-200～+900℃，适于在氧化及弱还原气氛中测温。

　　2.使用注意事项

　　如果热电偶安装和使用不当，不但会增大测量误差，还可能降低热电偶的使用寿命。因此，应根据被测温度范围和工作环境，正确安装和合理使用热电偶。

　　（1）应选择合适的安装地点。由于加热炉内温度分布不均匀，热电偶测得的又是局部区域的温度，因此应选择合适的测量点安放热电偶。通常可将热电偶安装在温度较均匀且能代表工件温度的位置，而不能安装在炉门旁或离加热源太近的地方。

　　（2） 安装热电偶的位置应尽可能离开强电磁场，以免测温仪表引入附加干扰信号。

　　（3） 热电偶插入炉膛的深度应不小于热电偶保护管外径的8～10倍，热端应尽可能靠近工件，但必须保证装卸工件时不损坏热电偶。

　　（4） 热电偶的接线盒不应紧靠炉壁，以免其冷端温度过高。一般应离炉壁200mm左右。

　　（5） 热电偶应尽可能保持垂直使用，以防高温下保护管变形。若需水平安装，插入深度不应大于500mm，露出部分应用架子托牢，使用一段时间后，应将其旋转180°；为防止热电偶接线盒温度过高，也可选用直角形热电偶。

　　（6） 热电偶保护管与炉壁之间的空隙应使用耐火材料严密堵塞，以免空气对流影响测温的准确性。补偿导线与接线盒接线孔之间的空隙也应用石棉线塞紧，并使其朝下，以免污物落入。

　　（7）用热电偶测量炉温时，应避开火焰的直接喷射，因火焰喷出处的温度比炉内实际温度高且不稳定。

　　（8） 测量低温时，为减小热电偶的热惰性，可采用保护管开口或无保护管的热电偶。

　　（9） 使用期内的热电偶，应经常检查热电极和保护管是否良好，如果发现热电偶表面有麻点、污渍、局部直径变细或保护管表面腐蚀严重等现象，应停止使用，并维修或更换新热电偶。

　　热电效应

　　所谓的热电效应，是当受热物体中的电子（空穴），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。而这个效应的大小，则是用称为thermopower（Q）的参数来测量，其定义为Q=E/-dT（E为因电荷堆积产生的电场，dT则是温度梯度）。

　　热电偶的热电效应是什么意思

　　热电偶作为敏感元件优点为：

　　

　　①结构简单：其主体实际上是由两种不同性质的导体或半导体互相绝缘并将一端焊接在一起而成的;

　　②具有较高的准确度;

　　③测量范围宽，常用的，低温可测到-50℃，高温可以达到1600℃左右，配用特殊材料的热电极，最低可测到-180℃，最高可达到+2800℃的温度;

　　④具有良好的敏感度;

　　⑤使用方便等。

　　热电效应

　　热电效应或塞贝克效应：

　　相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。回路中产生的电流称为热电流，导体A、B称为热电极。测温时结点1置于被测的温度场中，称为测量端（工作端、热端）;结点2一般处在某一恒定温度，称为参考端（自由端、冷端）。由这两种导体的组合并将温度转换成热电势的传感器称为。

　　两种导体的接触电势

　　

　　式中k—波尔兹曼常数，为1.38×10-16;

　　T—接触处的绝对温度;

　　e—电子电荷数;

　　NA、NB—金属A、B的自由电子密度。

　　热电偶测温的基本原理是热电效应，将两种不同材料的金属导体首尾分别相接形成闭合回路，如果接点的温度发生变化，回路中就会产生热电流，这就是热电效应。热电偶就是将两种不同的金属材料一端焊接制成。焊接端是测量端，未焊接端是输出端。其热电势的大小与两种金属材料的特性和测量端温度有关，与热电偶的粗细和长短无关。

　　热电偶产生热电效应的条件

　　热电偶中产生热电势的条件是：

　　1.组成热电偶的必须是两种不同导体;

　　2. 热电偶两接点的温度必须不同。

　　热电偶中产生热电势的原因把两种不同的导体连接成闭合的回路，如果将它们的两个接点分别置于温度不同的热源中，则在该回路内就会产生热电动势，这种现象称作热电效应，这个装置就叫热电偶。

　　热电偶所产生的热电势由两部分组成：接触电势和温差电势。

　　温差电势产生的原因是，在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势，由于高温度端的电子能量比低温度端的电子能量大，因而从高温度端跑到低温度端的电子数比从低温度端跑到高温度端的要来得多，结果高温端失去电子而带正电荷，低温端因得到电子而带负电荷，从而形成一个静电场，此时，在导体的两端便产生一个相应的电位差即温差电势。

　　接触电势产生的原因是，当两种不同的导体A和B接触时，由于两者电子密度不同（假设NA;NB），电子在两个方向上扩散的速率就不同，从A到B的电子数要比从B到A的多，结果A因失去电子而带正电荷，B因得到电子而带负电荷，在A、B的接触面上便形成一个从A到B的静电场，这样在A、B之间也形成一个电位差即接触电势。

　　结语

　　关于热电偶下的热电效应相关介绍就到这了，希望本文能让你对热电偶及热电效应有更深的理解。

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