热电偶测量温度原理 文献综述.doc

热电偶测量温度原理_文献综述.doc热电偶测量温度原理
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热电偶测量温度原理
一、 热电偶工作原理
热电偶的基本工作原理是热电动势效应。
1823年塞贝克发现，将两种不同的导体（金属或合金）A和B组成一个闭 合回路，若两接触点温度（T, To）不同，则回路中有一定大小电流，表明回路 中有电势产生，该现象称为热电动势效应或塞贝克效应，通常称为热电效应。回 路中的电势称为热电势或塞贝克电势，用Eab（T, To）表示。两种不同的导体 A和B称热电极，测量温度时，两个热电极的一个接点置于被测温度场（T）中， 称该点为测量端，也叫工作端或热端；另一接点置于某一恒定温度（To）的地方, 称参考端或自由端、冷端。T与To的温差愈大，热电偶的热电势也愈大，因此， 可以用热电势的大小衡量温度的大小。
当热电偶两电极的材料不同，且A、B固定后，热电偶的热电势Eab（T, To）便成为两端温度T和To的函数，艮化Eab（T, To） =E （T） —E （To）,也 就是说，热电偶的热电势等于热端与冷端温度T和To所引起的电势差。当To保 持不变，即E （To）为常数时，则热电势Eab（T, To）便为热电偶热端温度T 的函数 Eab（T, To） =E （T） —C=O （T）,由此可知，EAB（T, To）与 T 有单 值对应关系，这就是热电偶测温的基本公式。
二、 热电偶的基本定律
均质导体定律
若热电极材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加电势，造 成无法估计的测量误差，因此，要求热电极材质均匀，克服因热电极各处温度不 同而造成的附加误差，热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。
中间导体定律
对于热电偶回路中热电势的大小，必须将其断开，接入仪表才能测出其热电 势值。所接入的仪表是另一种材质C所构成的导体，闭合回路中出现了除A、B 电极以外的第三种导体C之后，根据热电偶中间导体定律可知，只要第三种导 体C的两端温度相等且均质，就对热电势在Eab（T, To）的大小毫无影响。既 然如此，把冷端焊点打开，接入仪表，并保持其两端温度都在冷端温度To之下, 就能测出总热电势。回路中还可接入更多的导体材料，只要它们两端温度相等且
材质均匀，便对热电势无影响。
中间温度定律
热电偶在接点温度为T、TO时的热电势等于该热电偶在接点温度为T、Tn 时的热电势和Tn、T0时相应热电势的代数和，即Eab（T, To）= Eab（T, Tn）+EAB（Tn, Tq）o 若 To=O,则有 Eab（T, 0） = EAb（T, Tn） +EAb （Tn, 0）。
标准（参考）电极定律
如果两种导体（A、B）分别与第三种导体C组合成热电偶的热电势已知， 则由这两种导体（A、B）组成的热电偶的热电势也就已知，这就是标准电极定 律或参考电极定律，即 Eab（T, To） = EAC（T, To） —EBC（T, T。）。
三、热电偶测温系统电路构成
此方案采用AT89C2051单片机系统为核心开发热电偶测温系统。系统由四 大部分组成：（1）温度测量电路及放大电路；（2）冷端温度补偿电路；