热电偶的定义及原理热电偶的分类及其校正方法概述

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热电偶的定义及原理热电偶的分类及其校正方法概述

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https://www.elecfans.com/d/2548993.html

热电偶是一种常见的温度传感器，广泛应用于各种温度测量场景。本文将详细介绍热电偶的定义、原理、分类、组成结构、颜色代码以及校正方法，帮助读者全面了解这一重要的温度测量工具。

1. 定义及原理

定义：
热电偶是由两种不同材质的金属导体构成的温度传感器。它在一端连接另一端分开。

原理：
19世纪20年代，德国科学家托马斯·约翰·塞贝克 (Thomas Johann Seebeck) 发现：当连接两种不同金属，并对两端的接点施加不同温度时，金属之间会产生电压并有电流通过。这一现象被命名为“塞贝克效应”。该电路中生成电流的电力被称为热电动势（Thermoelectromotive force），其极性和大小仅由两种导体的材质和两端之间的温差决定。

测量时，连接端靠近热源，被称为“热结”，即测温接点；分开端靠近采集仪，被称为“冷结”，即基准接点，位于冷结的基准电压是在基准温度下通过两种金属测得的。注意，热结温度不一定大于冷结温度，热结表示金属连接点或被测点。

通常，数据采集仪可事先设置好热电偶的类型来采集温度的变化范围，显然，数据采集仪自然是同时支持电压采集的，这些数据最终将以表格、曲线的形式统计给测试人员。

图 3 热电偶的原理

了解了热电偶测温的基本原理后，那么热电偶的感温点是在连接点吗？

其实并不是，因为根据“塞贝克效应”，连接的2个金属物体在产生“温差”时才会产生电压和电流。在基恩士的网站上，以下图形象的表述了测温的感温部位。

图 5 热电偶的分类

假设液体内温度为均匀100°C（无温度梯度）。此时，液体内的热电偶部分不会产生热电动势。热电动势只产生于存在温度梯度的部分。由于热电偶的感温部位会产生热电动势，因此该温度梯度部位即为热电偶的感温部位。

2. 热电偶的分类

不同金属的组合会产生各种电压响应，因此可以采用不同类型的热电偶来进行不同温度范围和精度的测量。根据材料和测温范围的不同，将热电偶分为以下八类：

图 5 热电偶的分类

B/R/S 热电偶被称为贵金属热电偶，而N/K/E/J/T 热电偶被称为廉金属热电偶。

贵金属热电偶由铂（Pt）和铑（Rh）等贵金属制成。贵金属热电偶更昂贵，用于温度更高的应用（以+1000℃为界限）；廉金属热电偶相对常见，它们通常以铜（Cu）、铁（Fe）、镍（Ni）、铬（Cr）、硅（Si）或其合金为主。

图 7不同热电偶的测温范围

K型热电偶是最常见和最通用的选择。

3. 热电偶的组成结构

热电偶通常有3种组成结构，分别是露端式、接地式，非接地式。

图 8 热电偶的组成结构

露端式：
在温升测试中比较常见，由于没有保护套，它可以直接从被测物表面导热，多用于对细微温度变化的检测应用场景中，缺点是强度比较低，损耗大。
接地式：
热电偶的引线连接点焊接在护套上，保护套为金属材料，导热性能较好，在比较恶劣的环境中可以起到防护作用。由于引线与套管导通，不适用于存在噪音等干扰较大的场景。
非接地式：
热电偶的引线连接点与护套隔离，响应时间最差，但可靠性比较高。