熱電偶傳感器的工作原理

        熱電偶是一種接觸式溫度測(cè)量?jī)x表，是工業(yè)生產(chǎn)中zui常用的溫度測(cè)量?jī)x表之一。具有測(cè)量精度高的特點(diǎn)；由于熱電偶與被測(cè)物體直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響；并且測(cè)量范圍廣。常用熱電偶可在-50～＋1600℃連續(xù)測(cè)量，部分特殊熱電偶可低至269℃（如金、鐵、鎳、鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢錸） .該熱電偶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常由兩根不同的金屬線(xiàn)組成，不受尺寸和起點(diǎn)的限制，外面有保護(hù)套，使用起來(lái)非常方便。其工作原理是基于物體的熱電效應(yīng)。
        什么是熱電效應(yīng)
        兩個(gè)不同的導(dǎo)體A和B在兩端緊密相連，形成一個(gè)閉合回路，如下圖所示。當(dāng)觸點(diǎn)1和2的溫度不相等（T>T0）時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生電位形成電流，回路中串聯(lián)的電流表指針會(huì)偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)，通常稱(chēng)為熱電效應(yīng)。相應(yīng)的熱電勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)，通常稱(chēng)為熱電勢(shì)。
        觸點(diǎn)1稱(chēng)為工作端或熱端（T），測(cè)量時(shí)置于被測(cè)溫度場(chǎng)。觸點(diǎn) 2 稱(chēng)為自由端或冷端（T0），測(cè)量時(shí)其溫度應(yīng)保持恒定。這種結(jié)合兩種不同導(dǎo)體并將溫度轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)的傳感器稱(chēng)為熱電偶。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)Eab(T,T0)是由兩個(gè)導(dǎo)體的接觸電勢(shì)Eab和單個(gè)導(dǎo)體的溫差電勢(shì)Ea和Eb形成的。
        熱電偶絕緣材料
        電工常用的絕緣材料按其化學(xué)性質(zhì)可分為無(wú)機(jī)絕緣材料、有機(jī)絕緣材料和混合絕緣材料。絕緣材料也稱(chēng)為電介質(zhì)。通俗的講，絕緣材料就是可以阻止電流通過(guò)的材料，也就是不導(dǎo)電的材料。
         1) 有機(jī)絕緣材料
        有機(jī)絕緣材料有：蟲(chóng)膠、樹(shù)脂、橡膠、棉紗、紙、麻、人造絲等，多用于制作絕緣漆、繞組線(xiàn)的絕緣涂層等。熱電極之間和連接線(xiàn)之間必須有良好的電絕緣，否則會(huì)出現(xiàn)熱電勢(shì)損失和測(cè)量誤差，甚至測(cè)量失敗。這類(lèi)材料具有良好的電性能、理化性能和可制造性，但耐高溫、高頻和穩(wěn)定性較差。
         2）無(wú)機(jī)絕緣材料
        常用的無(wú)機(jī)絕緣材料材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要用于電機(jī)和電器的繞組絕緣，開(kāi)關(guān)的底板和絕緣子等，具有良好的耐熱性，常被制成圓形或橢圓形。絕緣管、單孔、雙孔、四孔等特殊規(guī)格。其材料包括陶瓷、石英、氧化鋁和氧化鎂。除管道外，還可在熱電極表面直接涂覆無(wú)機(jī)絕緣材料，或在熱電極與保護(hù)管之間加壓燒結(jié)粉狀材料。
        熱電偶冷端溫度補(bǔ)償
        熱電偶通常用于測(cè)量一個(gè)熱源的溫度，或兩個(gè)熱源之間的溫差。為此，冷端溫度必須保持恒定或必須采用某種方法使熱電偶的輸出電壓與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系。對(duì)于任何一種實(shí)際的熱電偶，其特性都不是用精確的關(guān)系表達(dá)式來(lái)表示的，而是用特性索引表來(lái)表示的。
        為便于統(tǒng)一，通用手冊(cè)中提供的熱電偶特性分度表提供了熱電偶冷端溫度保持在T=0℃條件下的熱電勢(shì)與熱端溫度的數(shù)值比較。因此，在使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，也要求冷端溫度保持在0°C，以便利用熱電偶特性指標(biāo)表準(zhǔn)確核對(duì)被測(cè)溫度。當(dāng)熱電偶冷端受環(huán)境溫度或熱源溫度等因素影響，不在0℃時(shí)，常采用以下方法進(jìn)行補(bǔ)償：0℃恒溫法、冷端恒溫法、冷結(jié)補(bǔ)償器法。