k型熱電偶的四大定律

　　K型熱電偶，作為熱電偶的一種類(lèi)型，在物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備的應(yīng)用上具有廣泛市場(chǎng)，其應(yīng)用與其特征、定律等有直接關(guān)系。熱電偶是利用金屬的熱電效應(yīng)制成的，它與金屬的材質(zhì)及化學(xué)成份關(guān)系密切，不同分度的熱電偶使用的正負(fù)極材質(zhì)及成份均有不同。

　　K型熱電偶作為一種溫度傳感器，K型熱電偶通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。K型熱電偶可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)中從0℃到1300℃范圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。

　　k型熱電偶定律：

　　1、均質(zhì)導(dǎo)體定律

　　k型熱電偶是由同一種均質(zhì)材料(導(dǎo)體或半導(dǎo)體)兩端焊接組成閉合回路，無(wú)論導(dǎo)體截面如何以及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)相抵消，回路中總電勢(shì)為零。

　　可見(jiàn)，k型熱電偶必須由兩種不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會(huì)產(chǎn)生附加熱電勢(shì)。

　　證明：熱電偶的電勢(shì)由兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)構(gòu)成。即：

　　由于材料相同，沒(méi)有接觸電勢(shì);而溫差電勢(shì)為大小相同，方向相反的兩個(gè)電勢(shì)，相互抵消，也為零。

　　應(yīng)用：根據(jù)這個(gè)定律，可以檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同(稱(chēng)為同名極檢驗(yàn)法)，也可以檢查熱電極材料的均勻性。

　　2、中間導(dǎo)體定律

　　在k型熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體(第三導(dǎo)體)，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路總電勢(shì)沒(méi)有影響，這就是中間導(dǎo)體定律。

　　應(yīng)用：依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實(shí)際測(cè)溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開(kāi)路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。

　　有人擔(dān)心用銅導(dǎo)線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢(shì)會(huì)使測(cè)量產(chǎn)生附加誤差。根據(jù)這個(gè)定律，是沒(méi)有這個(gè)誤差的!

　　證明：證明過(guò)程參考熱電偶中間定律的證明

　　應(yīng)用：依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實(shí)際測(cè)溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開(kāi)路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。例如，用銅導(dǎo) 線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢(shì)是不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生附加誤差。再比如可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中 或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測(cè)量。

　　3、中間溫度定律

　　熱電偶回路兩接點(diǎn)(溫度為T(mén)、T0)間的熱電勢(shì)，等于熱電偶在溫度為T(mén)、Tn時(shí)的熱電勢(shì)與在溫度為T(mén)n、T0時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和，Tn稱(chēng)中間溫度。

　　應(yīng)用：由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系，當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時(shí)，不能利用已知回路實(shí)際熱電勢(shì)E(t，t0)直接查表求取熱端溫度值;也不能利用已知回路實(shí)際熱電勢(shì)E(t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測(cè)溫度值，需按中間溫度定律進(jìn)行修正。初學(xué)者經(jīng)常不按中間溫度定律來(lái)修正!

　　由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系,當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時(shí)，不能利用已知回路實(shí)際熱電勢(shì)E(t，t0)直接查表求取熱端溫度值; 也不能利用已知回路實(shí)際熱電勢(shì)E(t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測(cè)溫度值，需按中間溫度定律進(jìn)行修正。初學(xué)者經(jīng)常不按中間溫 度定律來(lái)修正!

　　4、參考電極定律

　　這個(gè)定律是專(zhuān)業(yè)人士才研究、關(guān)注的，一般生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)的人士不太了解，簡(jiǎn)單說(shuō)明就是：用高純度鉑絲坐標(biāo)準(zhǔn)電極，假設(shè)鎳鉻-鎳鉻熱電偶的正負(fù)極分別和標(biāo)準(zhǔn)電極配對(duì)，值相加是等于這支鎳鉻-鎳鉻的值。

　　證明：

　　導(dǎo)體A、B分別與標(biāo)準(zhǔn)電極C組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知，即

　　那么，導(dǎo)體A與B組成的熱電偶，其熱電動(dòng)勢(shì)為

　　應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)電極定律是一個(gè)極為實(shí)用的定律。純金屬的種類(lèi)很多，而合金類(lèi)型更多。因此，要得出這些金屬之間組合而成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，其工作量是極大的。由于鉑的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，易提純，所以，我們通常選用高純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極，只要測(cè)得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)就可以得到。

　　例如：熱端為100℃，冷端為0℃時(shí)，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為2.95mV，而考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為-4.0mV，則鎳鉻和考銅組合而成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)則為 2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV。

　　根據(jù)K型熱電偶的特性，如今已經(jīng)應(yīng)用在溫度采集模塊上得到了廣泛應(yīng)用，有12路、16路等，具備高精度24位AD轉(zhuǎn)換分辨率0.1、測(cè)溫精度±1C、采集頻率10HZ、支持多路同時(shí)采集等功能。