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————TC基础讲座
上海驰舰半导体科技有限公司

序言
什么是TC –(Thermocouples的原理及效应)
非接触性温度测量技术–(Infrared Pyrometer)
常用的温度计
TC(thermocouple)教程
序言
宏观来讲,温度在日常生活中以冷热或是多少度来形容是一种物理量,微观来讲是物体内部分子间平均动能的一种表示形式。 为什么“温度”是一种能量的表示方式: 以理想气体方程式来表示:  PV = nRT  T=PV/nR 所以温度在气体分子表现的是和(压力&体积)成正比; 和气体摩尔量成反比P=理想气体压力 V=理想气体体积 n=理想气体体积摩尔量 R=理想气体常数T=理想气体温度以热量, 温度和质量的关系为: Q=msT Q:热量 m:质量 s:比热 T:温度变化量
以实验来看: 它是一种可以转移的能量型式, 如下图中 小朋友把球由手上往上扔到2公尺的高度,, 由测量上(球的温度)可以发现球的位能有一部分因为球落地后的摩擦,把能量转换成热能了,(球内气体压力增加后温度上升, 而压力恢复后热量尚未完全散逸)
什么是TC –(Thermocouples的原理及效应)
TC为热电偶,它是一重被广泛应用的温度传感器,也被用来将热势差转换为电势差。它的价格低廉,易于更换,而且具有很大的温度量程。
Thermocouple(热电偶)原理:
指的是两段不同的导体接合在一起的意思,而若你在一边接合端加热使的两接合端的温差不同的话,会产生热电动势从而产生电流,而这个效应称为热电效应,最主要的功能是拿来当作温度计测量温度。
此热电效应主要是因不同种类金属拥有自由电子数不同,当两金属连接形成回路,温度改变会造成接触面自由电子运动而使金属间产生电位差。此电位差由接触面积、温度差、与金属种类来决定,当两端温度相同时,端点所产生之热电动势相同,故回路中不会有电流;若两端间存在温度差,导致热电动势大小不同而产生一电流由高电动势往低电动势流动。(如下图)
西贝克效应(seebeck effect):☆两种不同之金属线连接两端,若其两端之温度不同,则有连续电流产生,如图所示: T2为热接合点:或称为测定接合点,热电偶二金属线之接合端点,所形成之接合点。 T1为冷接合点:或称为参考接合点,连接与测定仪器之二金属线各一端点,所形成接合点。☆加热测定接合点所产生的电压,此电压会随接合点与参考点间的温度差而不同。
热电偶根据材料有不同型号,以下介绍其不同型号TC的温度范围和环境。 热电偶材料须具备的条件☆热电效率较高,亦即能发出较大之EMF。☆热电动势较稳定,且长期使用亦不发生变化。☆具有抗蚀,抗氧化及抗湿等性质。☆具有较高之熔点。☆易制造,有互换性及价格较廉。
热电势优缺点:优点:1. 细微的温度变化亦可测定; 2. 测定时反应速度快; 3. 不需提供电源。缺点:1. 参考点需要补偿(compensation); 2. 如仪器没有作补偿的工作,常温左右的温度不易精确测定。 安装热电偶温度计的注意事项:☆避免将热电偶装于火焰经过之处。☆将热电偶置于平均温度处,与加热炉之情況,可多装敷对热电偶并联相接。☆将热电偶之热点尽可能置于可窥见处。☆热电偶必须深深插入,使其热点确实装在所测量温度之中。☆考虑热电偶是否因所测温度太高而有熔融之危险。☆切勿将瓷管保护套管突然插入高温之流体中,防止套管之破裂。☆测量各式加热炉气体温度时,须将烟筒及烟壁之辐射问题详加考虑。☆因热电偶产生的emf很小,故配线时需注意不能与其他电路共同一导管,至少离开一至二英尺以上。
非接触性温度测量技术–(Infrared Pyrometer)
特点:
1. 测量速度快&准确;
2. 可测量移动是物体;(如图)

(如高压)
4. 可量某些较高的溫度>1300C
5. 没有接触的界面传导测量问题
6. 不平整的表面也可以测量
需克服的问题:
1. 被测物必需IR可到达
2. IR lens需要保护, 避免接触雾气,及
凝结液体
3. 只有被测物表面能被测量(如图),并
且不同被测物表面的反射系数也不同,所
以需正搭配修正因数,测量值才会正确。
80 °C
25°C
25 °C
常用的温度计
常用的温度计:
水银温度计双金属温度计电阻式温度计温度准位记录标准
水银温度计(mercury-in-glass thermometer)原理:当热度自球径外壁传入时,膨胀球內之水银即在细管中上升至一定高度(体积改变),玻璃管外壁刻以度数