什么是熱電偶

更新時(shí)間：2024-02-01

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熱電偶（英語：thermocouple）又稱溫差電偶，是一種被廣泛應(yīng)用的溫度傳感器，也被用來將熱勢(shì)差[1]轉(zhuǎn)換為電勢(shì)差，作為“電溫計(jì)"[2][3]（electrical thermometer）[4][5]。熱電偶價(jià)格低廉、易于更換，測(cè)量時(shí)不需要外加電源，有標(biāo)準(zhǔn)接口，且具有很大的溫度量程。主要的局限是精度，系統(tǒng)誤差通常大于0.1攝氏度。

1821年，德國-愛沙尼亞物理學(xué)家托馬斯·塞貝克發(fā)現(xiàn)，將兩種不同金屬各自的二端分別連接構(gòu)成的回路，如果兩種金屬的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處溫度不同，就會(huì)在這樣的線路內(nèi)發(fā)生電流。現(xiàn)在這種現(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)或“Seebeck效應(yīng)"。

熱電效應(yīng)中電壓的大小取決于金屬的種類。在電路中使用不同的金屬會(huì)產(chǎn)生不同的電壓，這個(gè)電壓被稱為熱電勢(shì)，這個(gè)差值隨溫度的升高而增大而且可以被測(cè)量。對(duì)于目前常用的金屬組合，這個(gè)差值通常大約在1到70微伏每攝氏度之間。一些常用的固定組合成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選擇熱電偶類型時(shí)通常考慮到成本、適用、便利、熔點(diǎn)、化學(xué)性質(zhì)、穩(wěn)定性和輸出。由于熱電偶產(chǎn)生的電壓很小，很多的應(yīng)用是利用熱電偶堆。

與熱電偶連接在一起的多用表顯示出攝氏溫度。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)[編輯]

當(dāng)熱電偶的正負(fù)極材料都確定以后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶的兩端溫度有關(guān)。如果一端溫度恒定（通常稱為參比端），則熱電勢(shì)就只與熱端溫度有關(guān)。為了方便使用，常用的熱電偶的熱端溫度所對(duì)應(yīng)熱電勢(shì)的大小已經(jīng)被制成標(biāo)準(zhǔn)表，稱為熱電偶的分度表，參比端溫度均為0℃。

類型[編輯]

S型：鉑銠10合金/鉑這是一種貴金屬熱電偶，鉑銠10合金（鉑占90%，銠占10%）為正極，鉑為負(fù)極。電極直徑通常為0.5mm，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1300℃，短期使用可達(dá)1600℃,有很好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性，在國際適用溫標(biāo)中在630.74～1064.43℃范圍內(nèi)用它做標(biāo)準(zhǔn)儀器。這種熱電偶的熱勢(shì)率較小，平均靈敏度為0.009mV/℃左右。價(jià)格貴，非線性大，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽的氣氛中使用，在真空中可以短暫使用。

B型：鉑銠30合金/鉑銠6合金長(zhǎng)期使用的高溫度可達(dá)1600℃，短期可達(dá)1800℃。性能穩(wěn)定，測(cè)試準(zhǔn)確度較高，適宜于氧化性介質(zhì)和中性介質(zhì)中使用，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽的氣氛中使用。熱電勢(shì)率比S型的更小。

K型：鎳鉻合金或鎳鋁合金這是常用的熱電偶。溫度量程自?200℃到+1200℃。磁性。敏感度41 µV/℃。

E型：鎳鉻合金或銅鎳合金高輸出（68 µV/℃），非磁性。

J型：鐵或銅鎳合金量程（?40至+750℃），不可用于760℃以上，敏感度約為52 µV/℃。

T型：銅或銅鎳合金量程（?250至+350℃），敏感度約為43 µV/℃。

N型：鎳鉻硅合金或鎳硅合金高穩(wěn)定性，抗高溫氧化。可用于高于1200℃。900℃時(shí)，敏感度39 µV/℃，略低于K型。