热电偶传感器工作原理与应用

“结点”产生热电动势的微观动画-自动检测技术及应用（第2版）课件 （第九章 热电偶传感器） 第九章热电偶传感器深入探讨了温度测量的重要性和相关技术，其中热电偶作为关键的温度传感元件，其工作原理是基于“结点”产生热电动势的现象。当两种不同的金属A和B接触时，由于它们内部自由电子的密度差异，自由电子会从密度较高的金属A扩散到密度较低的金属B。这一过程导致A端带正电，B端带负电，从而形成一个电动势差，即热电动势(eAB)。热电动势的大小与两金属材料的性质和它们之间的温度差有关。 热电偶的图形符号直观地展示了这种接触点的构造，它由两种不同金属的导线构成，连接点即为产生电动势的“结点”。热电偶的种类繁多，包括不同材料组合的热电偶，如镍铬-镍硅（K型）、铁-康铜（J型）等，每种类型都有其特定的温度范围和特性。它们广泛应用于各种温度测量场景，从家用电器（如电饭煲、电冰箱、空调等）到工业领域的高温或低温环境。 热电偶的工作原理与温标紧密相关。温标是定义和量化温度的系统，如摄氏温标、华氏温标和热力学温标。温度测量的基本概念指出，温度是反映物质分子热运动剧烈程度的物理量，而温标则通过与温度变化相关的物理量（如体积、压力、电阻和热电动势）来定义和量化温度。国际上通用的温标包括摄氏温标（℃），它是以冰点为0度，沸点为100度的标准；华氏温标（℉）则是以冰点为32度，沸点为212度；而开氏温标（K）则以绝对零度（-273.15℃）作为起点。 热电偶的冷端延长和冷端温度补偿是确保精确测量的关键。由于热电偶的一端（冷端）通常暴露在环境温度下，其温度会受到影响，因此需要通过延长冷端或采用补偿技术来修正这方面的误差。集成温度传感器则提供了更现代、更精确的冷端补偿方案。 本章还涵盖了热电偶的应用和配套仪表的使用，这些仪表能够读取并显示热电偶产生的电动势，转换成对应的温度值。通过理解这些基本概念和技术，读者可以更好地理解和应用热电偶传感器在实际生活和工业中的温度测量任务。