熱電偶(thermocouple)工作原理

熱電偶工作原理

向一段金屬絲施加一個(gè)電壓源時(shí)，電流從正端流向負(fù)端，金屬絲發(fā)熱，造成一部分能量損耗。托馬斯·塞貝克在1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)則是一種反向現(xiàn)象：向一段金屬絲應(yīng)用某種溫度梯度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)。這就是熱電偶的物理基礎(chǔ)。

熱電偶（thermocouple）是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)溫度變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(hào)引入到控制系統(tǒng)顯示溫度。

熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體A和B組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。

我們?cè)谑褂脽犭娕嫉臅r(shí)候，應(yīng)該做好預(yù)防干擾的準(zhǔn)備。這樣才能使我們的熱電偶的測(cè)量更為準(zhǔn)確，從而讓我們的工作更加的便捷有效。

抗干擾的應(yīng)用

一，避免強(qiáng)磁場(chǎng)

二，補(bǔ)償導(dǎo)線加屏蔽

三，動(dòng)力電纜與信號(hào)線分開(kāi)布線保持距離

系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們之間的信號(hào)傳輸既有微弱到毫伏級(jí)、微安級(jí)的小信號(hào)，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號(hào)；既有低頻直流信號(hào)，也有高頻脈沖信號(hào)等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間信號(hào)傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個(gè)儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個(gè)十分重要的因素就是由于儀表和設(shè)備之間的信號(hào)參考點(diǎn)之間存在電勢(shì)差，因而形成“接地環(huán)路”造成信號(hào)傳輸過(guò)程中失真。因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行，“接地環(huán)路”問(wèn)題是在系統(tǒng)信號(hào)處理過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。

K型熱電偶缺點(diǎn)：

（1）熱電勢(shì)的高溫穩(wěn)定性較N型熱電偶及貴重金屬熱電偶差，在較高溫度下（例如超過(guò)1000℃）往往因氧化而損壞；

（2）在250～500℃范圍內(nèi)短期熱循環(huán)穩(wěn)定性不好，即在同一溫度點(diǎn)，在升溫降溫過(guò)程中，其熱電勢(shì)示值不一樣，其差值可達(dá)2～3℃；

（3）其負(fù)極在150～200℃范圍內(nèi)要發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變，致使在室溫至230℃范圍內(nèi)分度值往往偏離分度表，尤其是在磁場(chǎng)中使用時(shí)往往出現(xiàn)與時(shí)間無(wú)關(guān)的熱電勢(shì)干擾；

（4）長(zhǎng)期處于高通量中系統(tǒng)輻照環(huán)境下，由于負(fù)極中的錳（Mn）、鈷（Co）等元素發(fā)生蛻變，使其穩(wěn)定性欠佳，致使熱電勢(shì)發(fā)生較大變化。

鎧裝熱電偶主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)

鎧裝熱電偶主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是由導(dǎo)體、高絕緣養(yǎng)化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管，經(jīng)多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測(cè)溫端叫工作端，接線端子端叫冷端，也稱參比端。當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng)，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)。

2.由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。