熱電偶的前身

熱電偶工作原理的前身是zui首個(gè)測溫原理，zui是1821年德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現的，基本原理是由兩種不同成分的材質(zhì)導體構成閉合電路，兩端有溫度梯度時(shí)，電流流過(guò)電路，此時(shí)兩端之間存在Seebeck電動(dòng)勢<； br/>； 熱電動(dòng)勢是所謂塞貝克效應。 兩種不同成分的均質(zhì)導體為熱電極，溫度高的一方為工作端，溫度低的一方為自由端，自由端始終處于一定的溫度。 根據熱電動(dòng)勢和溫度的函數關(guān)系，制作熱電偶索引表的分度表在自由端溫度為0℃的條件下得到，根據熱電偶的不同，分度表也不同。 在熱電偶電路中插入第三金屬材料的情況下，如果該材料的兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，則熱電偶產(chǎn)生的熱電勢不變化，即不受第三金屬訪(fǎng)問(wèn)電路的影響。 因此，在熱電偶測溫時(shí)，如果訪(fǎng)問(wèn)測量?jì)x器測量熱電動(dòng)勢，則可以得知被測介質(zhì)的溫度。

1821年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現，如果兩個(gè)接觸部位的溫度不同，電路就會(huì )產(chǎn)生電位，這是由兩種不同金屬構成的閉合回路。 這是熱電效應，&ldquo； 塞貝克效應( Seebeck effect)&rdquo； 的雙曲馀弦值。

熱電偶的工作原理

在兩個(gè)不同成分的導體(稱(chēng)為熱電偶芯線(xiàn)和熱電極)的兩端連接電路，如果接合點(diǎn)的溫度不同，則在電路中產(chǎn)生電動(dòng)勢的現象稱(chēng)為熱電效應，該電動(dòng)勢稱(chēng)為熱電勢。 熱電偶是利用該原理進(jìn)行溫度測量的，其中直接用于測量介質(zhì)溫度的一端稱(chēng)為工作端(也稱(chēng)為測量端，另一端稱(chēng)為冷端(也稱(chēng)為補償端) )的冷端與顯示器或輔助器連接，顯示器表示熱電偶產(chǎn)生的熱電勢。 熱電偶實(shí)際上是將熱能轉換為電能，利用產(chǎn)生的熱電勢測量溫度的能量轉換器，熱電偶的熱電勢是熱電偶的兩端溫度函數的差，不是熱電偶的兩端溫度差的函數， 2 :當熱電偶材料均勻時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢的大小僅與熱電偶材料成分和兩端的溫度差有關(guān)，而與熱電偶的長(cháng)度和直徑無(wú)關(guān)

一般熱電偶材料是熱電偶索引號熱電極材料正極鉑銠10純鉑鉑銠13純鉑鉑銠30鉑銠6 k incole t純銅incole n incole

熱電偶的發(fā)明過(guò)程(物理學(xué)家塞貝克著(zhù)名史)

托馬斯·； 約翰·； 塞貝克(翻譯&ldquo； 西伯克&rdquo； ) 1770年生于塔林。 塞貝克的父親是瑞典裔德國人。 也許是因為這個(gè)原因，我鼓勵兒子在柏林大學(xué)和蓋廷根大學(xué)學(xué)習醫學(xué)。 1802年，塞貝克獲得醫學(xué)學(xué)位。 他所選擇的方向是實(shí)驗醫學(xué)中的物理學(xué)，而且一生大部分時(shí)間從事物理學(xué)的教育和研究，因此他被認為是物理學(xué)家。

畢業(yè)后，塞貝克進(jìn)了耶拿大學(xué)，在那里認識了歌德。 德國浪漫主義運動(dòng)和蓋特反對牛頓關(guān)系和光和色理論的思想，對塞貝克有很大的影響，之后與蓋特一起從事了光色效應的理論研究。 塞貝克的研究重點(diǎn)是太陽(yáng)光譜，1806年揭示了熱和化學(xué)對太陽(yáng)光譜中不同顏色的影響，1808年獲得了氨和氧化汞化合物。 1812年，塞貝克從事應力玻璃中的光偏振現象時(shí)，不知道其他兩位科學(xué)家布魯斯特和比奧在這方面是先被發(fā)現的。

1818年前后，塞貝克回到柏林大學(xué)，獨立開(kāi)展研究活動(dòng)。 主要內容是電流通過(guò)導體時(shí)鋼鐵的磁化。 當時(shí)，阿格雷格( Arago )和大衛( Davy )發(fā)現了電流對鋼鐵的磁化效應，貝塞克對不同金屬進(jìn)行了許多實(shí)驗，發(fā)現了磁化熱鐵的不規則反應，即我們現在所說(shuō)的滯后現象。 在此期間，塞貝克還研究了光致發(fā)光、太陽(yáng)光譜不同波段的熱效應、化學(xué)效應、偏振、電流磁特性等。

20世紀20年代初期，塞貝克通過(guò)實(shí)驗方法研究了電流與熱的關(guān)系。 1821年，塞貝克連接了兩條不同的金屬線(xiàn)，構成了一個(gè)電流電路。 他成功連接兩根導線(xiàn)形成一個(gè)節點(diǎn)，將其中一個(gè)節點(diǎn)加熱到高溫，另一個(gè)節點(diǎn)保持低溫，突然發(fā)現電路周?chē)嬖诖艌?chǎng)。 他不相信如果對由兩個(gè)金屬構成的接合部加熱的話(huà)就會(huì )產(chǎn)生電流。 這可以用熱磁電流和熱磁現象來(lái)說(shuō)明他的發(fā)現。 在接下來(lái)的兩年( 18222~1823 )，塞貝克向普魯士科學(xué)學(xué)會(huì )報告了他的持續觀(guān)察，并將這一發(fā)現與&ldquo； 溫度差引起的金屬磁化&rdquo； 的雙曲馀弦值。

犀貝殼的實(shí)驗器具顯示，加熱其一端時(shí)指針會(huì )旋轉，導線(xiàn)上產(chǎn)生磁場(chǎng)

塞貝克確實(shí)發(fā)現了熱電效應，但是導線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)的原因誤解為金屬因溫度梯度而向一定方向磁化，并沒(méi)有形成電流。 據科學(xué)學(xué)會(huì )介紹，這種現象是溫度梯度引起電流，導線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。 對于這樣的解釋?zhuān)惪朔浅Ｉ鷼?，科學(xué)家們的眼睛推翻了艾爾斯特(電磁學(xué)先驅)的經(jīng)驗，他們只是&ldquo； 磁場(chǎng)由電流產(chǎn)生&rdquo； 我在解釋理論，但我不認為還有其他的解釋。 但是，塞貝克自身在斷開(kāi)電路時(shí)，很難說(shuō)明溫度梯度在引線(xiàn)周?chē)划a(chǎn)生磁場(chǎng)這一事實(shí)。 因此，很多人認為熱電效應的觀(guān)點(diǎn)，之后也是這樣決定的。 (資料來(lái)源:以色列·； 希伯來(lái)大學(xué)，陳忠民譯)

[應用]熱電效應發(fā)現1830年，人們?yōu)榇苏业搅藨脠?chǎng)所。 利用熱電效應，可以建立溫差電耦合( thermocouple，即熱電偶)來(lái)測量溫度。 只要選擇合適的金屬作為熱電偶的材料，就可以簡(jiǎn)單地測量從-180℃到+2000℃的溫度，在這樣廣闊的測量范圍內可以看到酒精和水銀溫度計。 現在，使用鉑和鉑合金制作的熱電偶溫度計，可以測量到+2800℃的溫度！

熱電偶的兩種不同金屬線(xiàn)焊接形成兩個(gè)節點(diǎn)，如圖( a )所示，環(huán)路電壓VOUT是熱節點(diǎn)的結電壓與冷節點(diǎn)(參照節點(diǎn))的結電壓之差。 因為VH和VC是兩個(gè)結的溫度差，也就是說(shuō)VOUT是溫度差的函數。 比例因子&阿爾法； 根據電壓差和溫度差之比，稱(chēng)為Seebeck系數。

上圖為zui中常見(jiàn)的熱電偶應用。 在此配置中，引入了第三類(lèi)金屬(中間金屬)和兩個(gè)附加節點(diǎn)。 在這個(gè)例子中，每個(gè)開(kāi)路節點(diǎn)與銅線(xiàn)電連接，并且連接點(diǎn)為系統增加了兩個(gè)附加節點(diǎn)。然而，如果這兩個(gè)節點(diǎn)具有相同溫度，中間金屬(銅)不影響輸出電壓。 在此配置中，熱電偶可以在沒(méi)有獨立參照節點(diǎn)的情況下使用。 VOUT仍然是熱節點(diǎn)和冷節點(diǎn)的溫差函數，與Seebeck系數有關(guān)。 但是，由于熱電偶測量了溫度差，為了確定熱節點(diǎn)的實(shí)際溫度，冷節點(diǎn)溫度必須是已知的。 冷節點(diǎn)溫度為0℃(冰點(diǎn)以下)時(shí)，zui簡(jiǎn)單，TC=0℃、VOUT=VH。 在這種情況下，熱節點(diǎn)的測量電壓是節點(diǎn)溫度的直接轉換值。 但是，在實(shí)際應用中很難實(shí)現。 因此，美國國家標準局( NBS )提供了各種類(lèi)型的熱電偶電壓特性數據和溫度對應關(guān)系的查找表，所有數據都基于0℃的冷接點(diǎn)溫度。 以冰點(diǎn)為基準點(diǎn)，通過(guò)尋找合適的表格VH可以決定熱節點(diǎn)溫度。

本文熱電偶高頻詞： 測量  金屬 

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