热电偶温差的产生

热电偶热电势的产生应满足以下条件：

 

1。两种不同材料的导体或半导体；

 

2。温差的产生，即Ta≠TB；

 

改变Ta的节点温度（称为测量端，也称为热端），保持TB（称为参考端，也被称为冷端）在恒温状态下可以通过热电势和温度来实现热电势指的是EAB（TA，TB），与两端交界处温差对应的电位差是相关的，而与相同温度对应的信号大小是相关的温差不同但温度范围也不同，例如，0~50℃和50~100℃之间的温差相同，但信号大小不同，为了准确测量温度信息，1号必须将温度固定在一端。通常千分表的TB为0℃。因此，从理论上讲，任何两种导体都可以配置为热电偶，但并不是所有的导体都能满足测量要求，如温度测量精度、温度测量范围、温度瞬变度等。多年来，许多热电材料的热电特性都得到了测试。经过一百多年的发展，产品的规格和性能已经标准化。目前常用的热电偶有s、R、B、e、t、J、K、n八种，其中s、R、B属于贵金属热电偶；e、t、J、K、n属于低成本金属热电偶。热电偶类型选择的材料可以在网上找到。

 

不同类型的热电偶都有自己的最佳温度范围，在下面的选择中将进一步介绍。

 

3号。热电偶测量原理

 

热电偶的四个基本经验定律：

 

1。均匀导体定律：当同一均匀材料的两端焊接形成闭合回路时，无论导体两端及其截面的温度分布如何，均不存在接触电势，而热电势相互抵消，总电势为零；

 

2。中间导体定律：连接热电偶回路中的中间导体（第三导体），只要中间导体两端的温度相同，中间导体的引入对热电偶回路的总电位没有影响；

 

中间温度定律：热电偶（金属A和金属b）回路的两个触点（温度T，t0）之间的热电势等于热电偶在温度T，TN时的热电势和温度TN，t0，TN时热电势的代数和，称为中间温度。

 

3号。参比电极定律：如果已知由两个导体和第三个导体组成的热电偶所产生的热电势，则也知道由两个导体组成的热电偶所产生的热电势。

 

通常，当我们测量热电偶产生的热电势时，我们基本上会引入第三种材料的导体。例如，当我们使用万用表测量时，一个简单的模型如下图2所示。万用表为金属C，导体材料金属A和金属B测量金属A和金属C的连接端TA、连接端tb1、连接端TB2，此时，我们发现在多次测量热电势后引入了EAC和EBC，我们只需要金属A和金属B测量端的热电势EAB。

 

通常使用图3所示的测量模型。假设万用表上的温度相同，万用表上的热电势EAC将偏移，而不会影响整个电路。整个电路的热电势由金属A和金属B的热电偶产生，万用表测得的电压为EAB（TA，TB）。此时，肺结核被称为外冷端。可以理解，万用表测量TA和TB之间温差之间的热电势。在

 

模型中，一个不合适的因素是在实际应用中，万用表两端的温度不一定是等温的，这会引起电位差引起的测量误差。这将继续导致一个更好的模型，如图4所示。万用表通过金属C材料的引线引出后，根据平均导体定律，无论温差有多大，万用表上都不会有热电势。此时只需保证Tc1、TC2和TB处于同一温度，整个模型测得的热电势电压EAB（TA，TB）就是TA和TB温差下的热电势。

 

根据中间导体的规律，下半部分的连接线可以进一步优化，如图5所示。因此，不难发现下图中的模型对于整个系统的热电势测量仍然是EAB（TA，TB）。因此，我们只需要保持后端连接的金属材料的一致性，并且能够正确测量等温区的温度TB，就可以得到温度Ta。

 

 

对于冷端补偿，可以知道热电偶的热电势为EAB（TA，TB）。在分度表中用TB=0℃测量和校准两个结端温差对应的热电势。由于自然环境因素的影响，测量环境很少为0℃，但在测量过程中只要冷端保持在一个相对稳定的恒温环境中，就可以根据中间温度的规律对温度进行补偿：image.png，这样就可以发现我们的冷端相当于中间温度TN，中间温度TN～0℃的热电势en0必须通过软硬件补偿给系统。

 

采用高精度热敏电阻或IC温度传感器测量我们设计的冷端温度。我们需要测量的实际温度Ta可以通过下面的变换得到。这种方法是软件补偿。使用软件补偿的优点是它可以兼容各种不同类型的测量热电偶。

 

首先，测量TN并将其转换为对应热电偶类型的热电势en。将直接测得的热电势ean相加得到的EAB，即测量端TA温度对应的热电势为0℃，然后对ea0进行校验，得到最终温度TA。补偿的目的是校正冷端温度TB≠0℃的影响。

热电偶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。宜兴市贝太力仪表科技有限公司位于中国著名陶都宜兴