本文主要是關(guān)于熱電偶的相關(guān)介紹，詳細(xì)描述了熱電偶下的熱電效應(yīng)，并探討了熱電效應(yīng)產(chǎn)生的條件。
熱電偶
熱電偶（thermocouple）是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
熱電偶的種類
目前常用熱電偶主要有以下幾類。
?。?） 鉑銠10-鉑熱電偶。分度號(hào)為S，長(zhǎng)期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃，適于在氧化氣氛中測(cè)溫，不適于在還原氣氛中使用，但短期內(nèi)可用于真空中測(cè)溫。
?。?） 鉑銠30-鉑銠6熱電偶。分度號(hào)為B，長(zhǎng)期最高使用溫度為1600℃，短期最高使用溫度為1800℃，適于在氧化氣氛中測(cè)溫，不適于在還原氣氛中使用，但短期內(nèi)可用于真空中測(cè)溫。
?。?） 鎳鉻-鎳硅熱電偶。分度號(hào)為K，按熱電偶直徑，溫度范圍為0～1300℃，適于在中性氣氛中測(cè)溫，不適于還原氣氛中測(cè)溫。
?。?） 鎳鉻-康銅熱電偶。分度號(hào)為E，溫度范圍為-200～+900℃，適于在氧化及弱還原氣氛中測(cè)溫。
2.使用注意事項(xiàng)
如果熱電偶安裝和使用不當(dāng)，不但會(huì)增大測(cè)量誤差，還可能降低熱電偶的使用壽命。因此，應(yīng)根據(jù)被測(cè)溫度范圍和工作環(huán)境，正確安裝和合理使用熱電偶。
?。?）應(yīng)選擇合適的安裝地點(diǎn)。由于加熱爐內(nèi)溫度分布不均勻，熱電偶測(cè)得的又是局部區(qū)域的溫度，因此應(yīng)選擇合適的測(cè)量點(diǎn)安放熱電偶。通?？蓪犭娕及惭b在溫度較均勻且能代表工件溫度的位置，而不能安裝在爐門旁或離加熱源太近的地方。
?。?） 安裝熱電偶的位置應(yīng)盡可能離開強(qiáng)電磁場(chǎng)，以免測(cè)溫儀表引入附加干擾信號(hào)。
?。?） 熱電偶插入爐膛的深度應(yīng)不小于熱電偶保護(hù)管外徑的8～10倍，熱端應(yīng)盡可能靠近工件，但必須保證裝卸工件時(shí)不損壞熱電偶。
?。?） 熱電偶的接線盒不應(yīng)緊靠爐壁，以免其冷端溫度過(guò)高。一般應(yīng)離爐壁200mm左右。
?。?） 熱電偶應(yīng)盡可能保持垂直使用，以防高溫下保護(hù)管變形。若需水平安裝，插入深度不應(yīng)大于500mm，露出部分應(yīng)用架子托牢，使用一段時(shí)間后，應(yīng)將其旋轉(zhuǎn)180°；為防止熱電偶接線盒溫度過(guò)高，也可選用直角形熱電偶。
（6） 熱電偶保護(hù)管與爐壁之間的空隙應(yīng)使用耐火材料嚴(yán)密堵塞，以免空氣對(duì)流影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性。補(bǔ)償導(dǎo)線與接線盒接線孔之間的空隙也應(yīng)用石棉線塞緊，并使其朝下，以免污物落入。
?。?）用熱電偶測(cè)量爐溫時(shí)，應(yīng)避開火焰的直接噴射，因火焰噴出處的溫度比爐內(nèi)實(shí)際溫度高且不穩(wěn)定。
?。?） 測(cè)量低溫時(shí)，為減小熱電偶的熱惰性，可采用保護(hù)管開口或無(wú)保護(hù)管的熱電偶。
?。?） 使用期內(nèi)的熱電偶，應(yīng)經(jīng)常檢查熱電極和保護(hù)管是否良好，如果發(fā)現(xiàn)熱電偶表面有麻點(diǎn)、污漬、局部直徑變細(xì)或保護(hù)管表面腐蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象，應(yīng)停止使用，并維修或更換新熱電偶。
熱電效應(yīng)
所謂的熱電效應(yīng)，是當(dāng)受熱物體中的電子（空穴），因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象。而這個(gè)效應(yīng)的大小，則是用稱為thermopower（Q）的參數(shù)來(lái)測(cè)量，其定義為Q=E/-dT（E為因電荷堆積產(chǎn)生的電場(chǎng)，dT則是溫度梯度）。
熱電偶的熱電效應(yīng)是什么意思
熱電偶作為敏感元件優(yōu)點(diǎn)為：
?、俳Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：其主體實(shí)際上是由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體互相絕緣并將一端焊接在一起而成的;
②具有較高的準(zhǔn)確度;
?、蹨y(cè)量范圍寬，常用的，低溫可測(cè)到-50℃，高溫可以達(dá)到1600℃左右，配用特殊材料的熱電極，最低可測(cè)到-180℃，最高可達(dá)到+2800℃的溫度;
?、芫哂辛己玫拿舾卸?
?、菔褂梅奖愕?。
熱電效應(yīng)
熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)：
相應(yīng)的熱電勢(shì)稱為溫差電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)，通稱熱電勢(shì)?；芈分挟a(chǎn)生的電流稱為熱電流，導(dǎo)體A、B稱為熱電極。測(cè)溫時(shí)結(jié)點(diǎn)1置于被測(cè)的溫度場(chǎng)中，稱為測(cè)量端（工作端、熱端）;結(jié)點(diǎn)2一般處在某一恒定溫度，稱為參考端（自由端、冷端）。由這兩種導(dǎo)體的組合并將溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)的傳感器稱為。
兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)
式中k—波爾茲曼常數(shù)，為1.38×10-16;
T—接觸處的絕對(duì)溫度;
e—電子電荷數(shù);
NA、NB—金屬A、B的自由電子密度。
熱電偶測(cè)溫的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同材料的金屬導(dǎo)體首尾分別相接形成閉合回路，如果接點(diǎn)的溫度發(fā)生變化，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接制成。焊接端是測(cè)量端，未焊接端是輸出端。其熱電勢(shì)的大小與兩種金屬材料的特性和測(cè)量端溫度有關(guān)，與熱電偶的粗細(xì)和長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。
熱電偶產(chǎn)生熱電效應(yīng)的條件
熱電偶中產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是：
1.組成熱電偶的必須是兩種不同導(dǎo)體;
2. 熱電偶兩接點(diǎn)的溫度必須不同。
熱電偶中產(chǎn)生熱電勢(shì)的原因把兩種不同的導(dǎo)體連接成閉合的回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱作熱電效應(yīng)，這個(gè)裝置就叫熱電偶。
熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。
溫差電勢(shì)產(chǎn)生的原因是，在同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)，由于高溫度端的電子能量比低溫度端的電子能量大，因而從高溫度端跑到低溫度端的電子數(shù)比從低溫度端跑到高溫度端的要來(lái)得多，結(jié)果高溫端失去電子而帶正電荷，低溫端因得到電子而帶負(fù)電荷，從而形成一個(gè)靜電場(chǎng)，此時(shí)，在導(dǎo)體的兩端便產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電位差即溫差電勢(shì)。
接觸電勢(shì)產(chǎn)生的原因是，當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，由于兩者電子密度不同（假設(shè)NA;NB），電子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不同，從A到B的電子數(shù)要比從B到A的多，結(jié)果A因失去電子而帶正電荷，B因得到電子而帶負(fù)電荷，在A、B的接觸面上便形成一個(gè)從A到B的靜電場(chǎng)，這樣在A、B之間也形成一個(gè)電位差即接觸電勢(shì)。
結(jié)語(yǔ)
關(guān)于熱電偶下的熱電效應(yīng)相關(guān)介紹就到這了，希望本文能讓你對(duì)熱電偶及熱電效應(yīng)有更深的理解。