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针对热电偶的热电效应和热电偶的三大定律全面解说

来源:作者:上海自动化仪表三厂发表时间:2019-04-13


      上海自动化仪表三厂的热电偶被广泛使用温度传感器在工业。每当两种不同类型的金属连接在一起时,根据接头的温度在金属的两个自由端产生热电势(有时称为热电EMF)。这被称为热电效应。这种热电势的幅度仅为几毫伏,因此当测量系统的典型电压输出信号具有类似的低幅度时,效果才显着。上海自动化仪表三厂的小编将针对热电偶的热电效应和热电偶的三大定律进行全面解说
热电偶热电效应
      这种热电效应是由上海自动化仪表三厂发现的由于珀耳帖效应和汤姆逊效应的结合,产生了这种热电EMF。生成的EMF可以通过以下关系近似表示:


      常数a 1,a 2,a 3等的值取决于金属A和B,如图1所示。在该图1中,T 1和T 2是在金属A和B的连接点中呈现的温度.T 1表示为热结,T 2表示为结点。因此,T 1应大于T 2。


      这只不过是两个温度的温差。在热电偶电路中,在两个自由端上产生热电势,这是结温的函数。这是通过Seeback效果完成的。


      在热电偶温度传感器中,针对虎钳Varsa的冷端测量热结的温度。在热电偶仪器中产生的热电势在μV的范围内。因此,连接到测量热电势的电压表非常灵敏,如果在温度范围内适当校准,则可以直接从该电压表读取温度。
      上海自动化仪表三厂的热电偶是一类非常重要的器件,因为它们提供了最常用的工业温度测量方法。热电偶温度测量普及的主要原因是:
      1、它们非常坚固,读数均匀,
      2、它们可以测量宽范围的温度,
      3、它们的特性几乎是线性的,精度为±0.05%。
热电偶材料
      上海自动化仪表三厂的热电偶由贱金属铜和铁的各种组合制成,Alumel(Ni / Mn / Al / Si),铬(Ni / Cr),康铜(Cu / Ni),Nicrosil(Ni / Cr)的基础金属合金/ Si)和Nisil(Ni / Si / Mn),贵金属铂和钨,以及铂/铑和钨/铼的贵金属合金。
      只有这些的某些组合用作热电偶,并且每种标准组合都是国际公认的类型字母,例如K型是Chromel-Alumel。下表显示了一些材料类型及其特征。某些标准热电偶的EMF温度特性如图3所示。这些曲线在其温度测量范围的至少一部分上显示出合理的线性。


 


热电偶定律
      Peltier和Thomson效应解释了基本的热电原理。但是,这还不足以提供在测量情况下测量电压的更好技术。为此,我们有三种不同的热电电路定律,以提供测量温度的有用技巧。这些定律被称为均匀电路定律,中间金属定律和中间温度定律。
      第一定律,均匀电路,规定在由单一均质金属组成的电路中,通过在电路的两个不同点之间施加甚至足够的温差,不能产生电势。


      第二定律也称为中间金属的热电偶定律,指出由保持在相同温度的许多不同金属的互连组成的电路中的净EMF为零。这意味着,如果在热电偶电路中插入其他金属导体并且这些互连金属导体的结点处于相同温度,那么输出电动势将不会受到影响并且保持相同,因为它仅由两种金属制成。该原理的实际意义在于,如果新形成的结处于相同温度,则可以将引线连接到热电偶而不影响所测量的EMF的精度。


      第三定律,连续或中间的温度下,其中EMF? 1时两种不同的金属在温度T的结中产生1和T 2和EMF? 2个结果内的温度T 2和T 3。因此,当结处于温度T 1和T 3时,在输出端子处产生EMF E 1和E 2。该原理使得可以使用针对给定参考结温度导出的校准曲线来确定另一参考温度的校准曲线。


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