熱電偶溫度傳感器基礎(chǔ)知識(shí)

更新時(shí)間：2025-06-11

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熱電偶溫度傳感器是工業(yè)上常用的溫度檢測元件之一, 屬于接觸式測溫類別。熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)。熱電效應(yīng)指的是把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接組成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)的現(xiàn)象。產(chǎn)生的熱電勢(shì)也有兩種形式，分別是溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢(shì)也就不同，而接觸電勢(shì)則是當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí)，由于它們的電子密度不同而產(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì)，接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及它們接觸點(diǎn)的溫度。

熱電偶溫度傳感器應(yīng)用如此廣泛主要在于它測溫范圍寬（-270℃到+2800℃），精度高（與被測對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響），性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后，經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。為了保證熱電偶溫度傳感器可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極必須焊接牢固；兩個(gè)熱電極彼此之間要有很好地絕緣，防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離等等。

目前國際上應(yīng)用的熱電偶都具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將其分為八個(gè)不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其中B，R，S屬于鉑系列的熱電偶，由于鉑屬于貴重金屬，在使用的時(shí)候測溫點(diǎn)到儀表的距離又比較遠(yuǎn)，所以熱電偶的電信號(hào)需要用一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。不同的熱電偶溫度傳感器需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線主要有補(bǔ)償型和延長型兩種，延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?，但是?shí)際中，延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測溫的影響。

除了應(yīng)用熱電偶作為溫度傳感器的測溫材料外，其他還有熱敏電阻等等，相比熱電偶來說，熱電阻的測溫范圍就比較窄，但它具有良好的線性關(guān)系。使用的時(shí)候，根據(jù)不同的條件，選擇適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅鳟a(chǎn)品進(jìn)行測量。

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