熱電偶傳感器的工作原理

        熱電偶是一種接觸式溫度測量儀表，是工業(yè)生產(chǎn)中zui常用的溫度測量儀表之一。具有測量精度高的特點；由于熱電偶與被測物體直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響；并且測量范圍廣。常用熱電偶可在-50～＋1600℃連續(xù)測量，部分特殊熱電偶可低至269℃（如金、鐵、鎳、鉻），最高可達+2800℃（如鎢錸） .該熱電偶結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。熱電偶通常由兩根不同的金屬線組成，不受尺寸和起點的限制，外面有保護套，使用起來非常方便。其工作原理是基于物體的熱電效應(yīng)。
        什么是熱電效應(yīng)
        兩個不同的導體A和B在兩端緊密相連，形成一個閉合回路，如下圖所示。當觸點1和2的溫度不相等（T>T0）時，回路中會產(chǎn)生電位形成電流，回路中串聯(lián)的電流表指針會偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，通常稱為熱電效應(yīng)。相應(yīng)的熱電勢稱為熱電勢，通常稱為熱電勢。
        觸點1稱為工作端或熱端（T），測量時置于被測溫度場。觸點 2 稱為自由端或冷端（T0），測量時其溫度應(yīng)保持恒定。這種結(jié)合兩種不同導體并將溫度轉(zhuǎn)換為熱電勢的傳感器稱為熱電偶。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢Eab(T,T0)是由兩個導體的接觸電勢Eab和單個導體的溫差電勢Ea和Eb形成的。
        熱電偶絕緣材料
        電工常用的絕緣材料按其化學性質(zhì)可分為無機絕緣材料、有機絕緣材料和混合絕緣材料。絕緣材料也稱為電介質(zhì)。通俗的講，絕緣材料就是可以阻止電流通過的材料，也就是不導電的材料。
         1) 有機絕緣材料
        有機絕緣材料有：蟲膠、樹脂、橡膠、棉紗、紙、麻、人造絲等，多用于制作絕緣漆、繞組線的絕緣涂層等。熱電極之間和連接線之間必須有良好的電絕緣，否則會出現(xiàn)熱電勢損失和測量誤差，甚至測量失敗。這類材料具有良好的電性能、理化性能和可制造性，但耐高溫、高頻和穩(wěn)定性較差。
         2）無機絕緣材料
        常用的無機絕緣材料材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要用于電機和電器的繞組絕緣，開關(guān)的底板和絕緣子等，具有良好的耐熱性，常被制成圓形或橢圓形。絕緣管、單孔、雙孔、四孔等特殊規(guī)格。其材料包括陶瓷、石英、氧化鋁和氧化鎂。除管道外，還可在熱電極表面直接涂覆無機絕緣材料，或在熱電極與保護管之間加壓燒結(jié)粉狀材料。
        熱電偶冷端溫度補償
        熱電偶通常用于測量一個熱源的溫度，或兩個熱源之間的溫差。為此，冷端溫度必須保持恒定或必須采用某種方法使熱電偶的輸出電壓與溫度呈線性關(guān)系。對于任何一種實際的熱電偶，其特性都不是用精確的關(guān)系表達式來表示的，而是用特性索引表來表示的。
        為便于統(tǒng)一，通用手冊中提供的熱電偶特性分度表提供了熱電偶冷端溫度保持在T=0℃條件下的熱電勢與熱端溫度的數(shù)值比較。因此，在使用熱電偶測量溫度時，也要求冷端溫度保持在0°C，以便利用熱電偶特性指標表準確核對被測溫度。當熱電偶冷端受環(huán)境溫度或熱源溫度等因素影響，不在0℃時，常采用以下方法進行補償：0℃恒溫法、冷端恒溫法、冷結(jié)補償器法。