熱電偶
熱電偶的定義和測溫原理

熱電偶是兩種不同材料的導體基于塞貝克效應制成的溫度計。通常兩種不同材料的導體稱為熱電偶的兩個電極,其兩個電極的一端焊接在一起形成一個測量端,測量時放置于被測溫場中;另一端為參考端,測量時置于某一恒定溫場中。
注:塞貝克效應(Seebeck effect)又稱作第一熱電效應,是指由于兩種不同電導體或半導體的溫度差異而引起兩種物質間的電壓差的熱電現象。

通過塞貝克效應的描述可知,熱電偶因為兩端的溫差產生電動勢,所以我們可以通過測量這個這個電動勢來反推所測溫度是多少。
計算公式
在了解熱電偶熱電勢的計算公式之前,我們先來看下熱電偶電動勢的分度表,下面以K型熱電偶的部分溫度點為例:


通過分度表的觀察可知,各溫度點對應的標準電動勢,都是以參考端溫度Tn=0℃得出的。
所以當參考端溫度Tn=0℃時,所測電動勢就可以直接對應分度表,計算公式為:
EAB(T,0)= EAB(T,Tn)
在上式中Tn=0℃
當參考端溫度Tn≠0℃時,就需要把參考端溫度Tn帶來的電動勢影響給計算進去,計算公式為:
EAB(T,0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,0)
在上式中Tn≠0℃

思考
當參考端溫度Tn=0℃時,我們可以通過測得的電動勢直接對應分度表,比較簡單直觀。當參考端溫度Tn≠0℃時,我們可以通過哪些方式處理Tn≠0℃帶來的影響呢?
A.將參考端引入冰點恒溫瓶,使得Tn=0℃
EAB(T,0)=EAB(T,Tn)
在上式中Tn=0℃

B.電測儀器自帶冷端補償功能
冷端補償功能:參考端溫度Tn≠0℃時,設備可以自動計算該溫度帶來的電勢影響EAB(Tn, 0)。此時就無需接入冰點恒溫瓶。
EAB(T, 0)= EAB(T, Tn) + EAB(Tn, 0)
在上式中Tn≠0℃
康斯特帶冷端補償功能的設備展示

冷端補償計算舉例
例:使用一支工業K型熱電偶測溫,參考端溫度為室溫21℃,用電測儀表測得EAB(T,21)=33.255mV,求被測溫度T為多少?
根據公式:
EAB(T,0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,0)
=EAB(T,21)+EAB(21,0)
=33.255mV+0.838mV
=34.093mV
根據EAB(T,0)=34.093mV
查表得知T=820.0℃
補償導線
補償導線的定義
補償導線是在一定溫度范圍內(0~100℃)具有與所匹配熱電偶熱電動勢相同標稱值的一對帶有絕緣層的導線。
補償導線的作用
(注意區分與銅導線的使用)
對熱電偶冷端起到一個延伸作用。
注:當銅導線作為測試線代替補償導線時,銅導線與熱電偶參考端的連接處溫度應與電測設備(帶補償功能)內部的感溫傳感器所處溫度一致,否則會引入電動勢誤差。
補償導線的使用
補償導線需與熱電偶配對使用,且不可接反。 