热电偶传感器与温度测量：原理、应用及仪表

"第九章 热电偶传感器 - 自动检测技术及应用（第2版）课件" 本文主要探讨了热电偶传感器及其在温度测量中的应用。热电偶是一种广泛使用的温度传感器，它基于塞贝克效应，即两种不同金属或合金接触时，在接合处会产生电压，这种电压与接合点的温度成正比。 9.1 温度测量的基本概念 温度是衡量物质分子热运动剧烈程度的物理量。为了量化温度，引入了温标，它定义了温度的起点（如摄氏温标的冰点和沸点）和单位。国际上有多种温标，包括摄氏温标（℃）、华氏温标（℉）和热力学温标（K）。热力学温标以绝对零度（-273.15℃）为起点，是温度的无误差表示方式。 9.2 热电偶传感器的工作原理 热电偶由两种不同材料的导体（热电极）组成。当两导体在不同温度下连接时，会产生热电动势。这个电动势与两个接合点的温度差成正比，可用于测量温度。热电动势的大小取决于材料类型，不同的金属组合形成不同的热电偶类型，如K型、J型和T型等。 9.3 热电偶的种类及结构 热电偶种类多样，每种都有其特定的温度范围和精度。例如，K型热电偶广泛用于工业领域，因为它覆盖了宽泛的温度范围且价格相对较低。而S型和B型热电偶则适用于更高精度或更宽温度范围的测量。 9.4 热电偶冷端的延长 由于热电偶的测量端通常位于高温区域，而信号处理设备通常位于较凉爽的环境中，所以需要延长冷端。这可以通过使用相同材料的导线来实现，保持冷端的电动势不变，同时延长信号传输距离。 9.5 热电偶的冷端温度补偿 冷端温度补偿是解决冷端温度变化对测量结果影响的关键。传统方法包括冰点槽法、电子补偿法和集成温度传感器。现代技术使用集成电路来补偿冷端温度，提供更准确的测量结果。 9.6 热电偶的应用及配套仪表 热电偶常用于各种工业环境和家用电器的温度监测，如电饭煲、电冰箱、空调、微波炉和电热水器。配套仪表，如数字式温度显示调节仪，可以设置上下限报警，确保设备运行在安全的温度范围内。 总结，热电偶传感器因其可靠性和广泛的工作范围，在温度测量中扮演着至关重要的角色。通过理解其基本原理、种类、冷端处理以及配套仪表的使用，我们可以更好地利用这一技术进行精确的温度控制和监测。