《机械工程测试技术》课程PPT教学课件（传感器与检测技术）热电偶传感器

福仙1949ZIUNIVE2.4热电偶传感器2025/6/24

2025/6/24 1 2.4 热电偶传感器

2基本要求和重点掌握有关热电偶的基本概念掌握热电偶传感器的基本工作原理掌握热电偶的基本定律、基本类型、温度补偿方法、使用热电偶的测温方法会使用分度表2025/6/242

2025/6/24 2 基本要求和重点 ◼ 掌握有关热电偶的基本概念 ◼ 掌握热电偶传感器的基本工作原理 ◼ 掌握热电偶的基本定律、基本类型、 温度补偿方法、使用热电偶的测温方 法 ◼ 会使用分度表

福AM1949ZIUNIVE2.4.1热电偶工作原理1.热电偶测温原理2.热电偶基本定律32025/6/24

2025/6/24 3 2.4.1 热电偶工作原理 1. 热电偶测温原理 2. 热电偶基本定律

福WZIUNIVE1.热电偶测温原理热电效应：两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T.不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。热电势、热电偶、热电极热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端）2025/6/24

2025/6/24 4 热电效应：两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭 合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产 生电动势的现象。 热电势、热电偶、热电极 热端（测量端或工作端）、冷端（参考端或自由端） 1. 热电偶测温原理

福M1949ZIUNIVE热电偶回路eA(T,T.)AAB(T.)2R机械工业出版社er(T,T)10mV52025/6/24

2025/6/24 5 热电偶回路 A B ( ) AB e T 0 ( ) AB e T 0 ( , ) A e T T 0 ( , ) Be T T T T0

2电动势eAB(T)福仙+O0TO0接触电动势AB电场EAB(T)含义：由于两种不同导体的自由电子AB密度不同而在接触处形成的电动势。n.>ng接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T）可表示为NKTeAB(T)lnNBeNAKT。InNB62025/6/24e

2025/6/24 6 接触电动势 0 0 ( ) 1 ( ) 1 A AB B A AB B KT N e T n e N KT N e T n e N = = 接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接 触点的温度。 两接点的接触电动势eAB(T)和eAB（T0）可表示为 A B ＋ ＋ ＋ － － － n n A B  ( ) ⎯⎯⎯ E T AB 含义：由于两种不同导体的自由电子 密度不同而在接触处形成的电动势

电动势e(T,T)WeMX1840ZIUNIVE温差电动势7TA★电场同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势eA(T,T.)大小表示：e(T,T)2025/6/241

2025/6/24 7 同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。 0 0 ( , ) ( , ) A B e T T e T T 大小表示： 温差电动势 机理：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从 高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要 多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多 余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势

e.(T,T)AI福仙T11949AB(T.)eABZIUNIVEe.(T,T)eT,TATEAb(T,T)Beg(T,T)EAB(T)eAB(T)热电偶回路中产生的总热电势EAB(T,T)=eAB(T)-A(T,T)-eAB(T)+eB(T,T)=[eAB(T)-eAB(T]-[eA(T,T)-eB(T,T))KVT'(SA-OB)dt(T-T)nNPB82025/6/24

2025/6/24 8  = − − − = − − − = − − + T T A B B A A B A B A B A B A B A A B B ( )dt N N (T T )ln e k [ e (T ) e (T )] [ e (T ,T ) e (T ,T )] E (T ,T ) e (T ) e (T ,T ) e (T ) e (T ,T ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0   热电偶回路中产生的总热电势 A B ( ) AB e T 0 ( ) AB e T 0 ( , ) A e T T 0 ( , ) Be T T T T0

e.(T,T.)AH福M11AB(T)eABCIUNNe.(T,T)热电偶回路中产生的总热电势eAB(T, To)=eAB(T)+ eA(T,T) AB(To) eB(T,To)忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为keas(T,T)=eas(T)-as(T)=(T-T)In"NBqo热电势存在必须具备两个条件：两种不同的金属材料组成热电偶，，它的两端存在温差。92025/6/24

2025/6/24 9 热电偶回路中产生的总热电势 eAB(T, T0 )=eAB(T)＋ eA (T,T0 ) －eAB(T0 )－ eB (T,T0 ) 忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为： 0 0 0 0 ( , ) ( ) ( ) ( )ln A AB AB AB B k n e T T e T e T T T q n = − = − 热电势存在必须具备两个条件： 一、两种不同的金属材料组成热电偶， 二、它的两端存在温差。 A B ( ) AB e T 0 ( ) AB e T 0 ( , ) A e T T 0 ( , ) Be T T T T0

1福M讨论影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关两热电极相同时，总电动势为0两接点温度相同时，总电动势为0·对于已选定的热电偶，当参考端温度T.恒定时，eAB(To)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即Ear(t,to)= f(t)-f(to)= f(t)-C=@(t)可见：只要测出eAB（T,T）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理102025/6/24

2025/6/24 10 •影响因素取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关 •两热电极相同时，总电动势为0 •两接点温度相同时，总电动势为0 •对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0 )=c 为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系， 即 可见：只要测出eAB（T,T0）的大小，就能得到 被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理。 讨论 0 0 ( , ) ( ) ( ) ( ) ( ) E t t f t f t f t C t AB = − = − =