熱電偶溫度傳感器的工作原理及常見問題

　　熱電偶測溫的基本原理是由兩種不同成分的材料導(dǎo)體組成一個閉合電路。當(dāng)兩端有溫度梯度時，電路中會有電流通過。此時，兩端發(fā)展之間是否存在電勢-熱電勢，這就是我們所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同組分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，高溫端為工作端，低溫端為自由端，自由端通常處于恒溫狀態(tài)。根據(jù)熱電勢與溫度的關(guān)系，制作一個熱電偶進行分度表;分度表是自由端溫度為0℃不同的熱電現(xiàn)象偶有出現(xiàn)不同的分度表。

　　當(dāng)?shù)谌N金屬材料接入熱電偶電路時，只要兩個結(jié)處于相同的溫度，由熱電偶產(chǎn)生的熱電電勢保持相同，即不受插入電路中的第三金屬的影響。因此，當(dāng)熱電偶進行測量工作溫度時，可以通過接入技術(shù)測量儀器，測量熱電勢后，可以自己知道被測介質(zhì)的溫度。

　　熱電偶溫度傳感器的工作原理

　　該設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下所示。它包括兩條不同的金屬線，并在連接端連接在一起。交界處被認為是測量的終點。結(jié)的末端分為三種類型，即不接地，接地和裸露的結(jié)。

　　1.不接地的結(jié)，在這種類型的連接中，導(dǎo)體與保護蓋完全分開。該路口的應(yīng)用主要包括高壓應(yīng)用工程。使用此功能的主要好處是可以減少雜散磁場的影響。

　　2.接地結(jié)，在這種類型的連接中，金屬線以及保護蓋都連接在一起。此功能用于測量酸性環(huán)境中的溫度，并提供抗噪聲的功能。

　　3.裸結(jié)，裸露的結(jié)適用于需要快速響應(yīng)的區(qū)域。這種類型的結(jié)用于測量氣體溫度。用于制造溫度傳感器的金屬基本上取決于溫度的計算范圍。

　　通常，熱電偶設(shè)計有兩條不同的金屬線，即鐵和康銅，通過在稱為熱結(jié)的一個結(jié)處進行連接來構(gòu)成檢測元件。它由兩個結(jié)點組成，一個結(jié)點通過電壓表或變送器連接，其中冷結(jié)點和第二結(jié)點在一個稱為熱結(jié)點的過程中相關(guān)聯(lián)。

　　熱電偶溫度傳感器屬于接觸式溫度傳感器，也是一種熱電型溫度傳感器。將物理量溫度轉(zhuǎn)換為電勢信號，此信號比較微弱屬于毫伏級電勢信號。最后要配溫控儀表或變送器才能實現(xiàn)溫度測量及溫度信號轉(zhuǎn)換。其原理很簡單，基本原理是熱電效應(yīng)。把兩種不同材料的導(dǎo)體首尾相連，只要兩個節(jié)點的溫度不同，在此回路中即可產(chǎn)生熱電勢，則形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。

　　溫度是對物體樣本中粒子平均動能的測量方式，其標(biāo)準(zhǔn)單位是“度”。溫度可以通過不同方法進行測量，測量的成本和精確度也因此各不相同。熱電偶就是其中一種常見的測量溫度的傳感器，因為熱電偶相對而言價格便宜而且精確度高，并且其測量范圍相對較寬。

　　熱電偶傳感器是工業(yè)中使用最為普遍的接觸式測溫裝置。這是因為熱電偶具有性能穩(wěn)定、測溫范圍大、信號可以遠距離傳輸?shù)忍攸c，并且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。熱電偶能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)換為電信號，并且輸出直流電壓信號，使得顯示、記錄和傳輸都很容易。

　　熱電偶是一種感溫元件，是一種儀表。它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號, 通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

　　熱電偶傳感器的構(gòu)造

　　一個成型的熱電偶只焊接一個節(jié)點，即它的工作端或測量端，也稱為熱端。未焊接的一端稱為自由端或參考端，也稱為冷端。因此。只要熱端和冷端之間的溫差越大，輸出的熱電勢就越大，數(shù)字萬用表串聯(lián)在電路中，就能清楚地看到電勢在變化。

　　當(dāng)上述導(dǎo)體接觸時，導(dǎo)體中的電子會被電子擴散。由于導(dǎo)體中的自由電子密度不同，導(dǎo)體中的自由電子密度導(dǎo)體會擴散到電子密度較低的導(dǎo)體中。因此，導(dǎo)體中自由電子密度高的導(dǎo)體失去電子，具有正電位，擴散的自由電子導(dǎo)體具有負電位。當(dāng)擴散達到動態(tài)平衡時，電路中會形成電位差，即接觸電勢。可見，工作端溫度越高，導(dǎo)體中自由電子的擴散越劇烈。當(dāng)達到新的動態(tài)平衡時，電路中的電位差越高。一般來說，熱電偶的總電位不僅與導(dǎo)體中的自由電子密度有關(guān)，還與兩個節(jié)點的溫度有關(guān)。導(dǎo)體中的自由電子密度取決于導(dǎo)體材料的特性。