熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數(shù);由于該裝置比較復雜,目前只有數(shù)單位有這套設備,故國家標準中規(guī)定允許生產(chǎn)廠與用戶協(xié)商,可采用其他試驗方法,但所給數(shù)據(jù)必須注明試驗條件。
2、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);
3、當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,如圖所示。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應來工作的。
常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。露端式熱電偶具有快的響應速度,而且探針護套直徑越小,則響應速度就越快,但其允許測量溫度也就越低。標準化熱電偶中國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國統(tǒng)一設計型熱電偶。
熱電偶是兩種不同的導體連接在一起形成的,當測量及參考連接點分別處于不同溫度上時即產(chǎn)生出所謂的熱電磁力(EMF)。連接點用途測量連接點是處于被測溫度上的熱電偶連接點部分。參考連接點則是保持在一已知溫度上,或溫度變化能自動補償?shù)臒犭娕歼B接點部分。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時,只要該材料兩個接點的溫度相同,熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。
在常規(guī)工業(yè)應用中,熱電偶元件一般端接在接頭上;但參考連接點卻很少位于接頭上,而是利用適當?shù)臒犭娕佳由炀€來轉(zhuǎn)接到溫度比較穩(wěn)定的被控環(huán)境中。連接點類型接殼式熱電偶連接點與探針壁物理連接(焊接),這能實現(xiàn)很好的熱傳輸——即從外部通過探針壁將熱量傳至熱電偶連接點。建議用接殼式熱電偶來測量靜態(tài)或流動腐蝕性氣體與液體的溫度,以及一些高壓應用。連接點類型接殼式熱電偶連接點與探針壁物理連接(焊接),這能實現(xiàn)很好的熱傳輸——即從外部通過探針壁將熱量傳至熱電偶連接點。