热电偶测量温度原理_文献综述.doc

热
电
偶
测
量
温
度
原
理
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
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,T0)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,T0)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(T0)的地方,称参考端或自由端、冷端。T与T0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,T0)便成为两端温度T和T0的函数,即:EAB(T,T0)= E(T)—E(T0),也就是说,热电偶的热电势等于热端与冷端温度T和T0所引起的电势差。当T0保持不变,即E(T0)为常数时,则热电势EAB(T,T0)便为热电偶热端温度T的函数EAB(T,T0)= E(T)—C=Φ(T),由此可知,EAB(T,T0)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
1. 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。

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,T0)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T0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。
3. 中间温度定律
热电偶在接点温度为T、T0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,T0)= EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)。若T0=0,则有EAB(T,0)= EAB(T,Tn)+EAB(Tn,0)。
(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,T0)= EAC(T,T0)—EBC(T,T0)。
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;(3)A/D转换电路;(4)AT89C2051驱动的LED显示电路。
热电偶选用的是K型热电偶(镍铬-镍硅热电偶),测温范围选用0—1200度,利用集成温度传感器AD590进行冷端补偿,放大电路选用自动调零放