熱電偶傳感器的工作原理是什么

熱電偶溫度傳感器的測(cè)溫原理 熱電偶是應(yīng)用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)原理進(jìn)行測(cè)溫。 將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料(設(shè)為A，B)的兩端焊接或絞接在一起形成一個(gè) 閉合回路，并將這兩個(gè)接點(diǎn)放置在溫度不同(設(shè)為T與T，，其中T>T，)的溫場(chǎng)中， 則回路里就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。不同的熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)不同的溫 度值，不同的材料的熱電偶，其熱電勢(shì)-溫度對(duì)應(yīng)值也有不同，稱為該材料的熱電 偶的分度值。

熱電效應(yīng)回路里產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩部分組成：溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。 溫差電勢(shì)是在同一材料的導(dǎo)體兩端因溫度不同而產(chǎn)生的熱電勢(shì)。它的產(chǎn)生是 由于高溫端的自由電子能量大，低溫端的自由電子能量小，當(dāng)高溫端的自由電子 向低溫端移動(dòng)時(shí)，低溫端因自由電子過剩而帶負(fù)電，高溫端因缺電子而帶正電， 這樣導(dǎo)體兩端就形成由高溫端指向低溫端的靜電場(chǎng)。這個(gè)靜電場(chǎng)又促使自由電子 向反方向移動(dòng)，當(dāng)兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，導(dǎo)體兩端就產(chǎn)生電勢(shì)差，稱為溫差電勢(shì)。 根據(jù)物理學(xué)的理論推導(dǎo)，溫差電勢(shì) 的大小可由式下圖表示：

接觸電勢(shì)是在兩種不同導(dǎo)體的接觸部的自由電子的密度不同，當(dāng)這兩種導(dǎo)體(A，B)接觸時(shí)，自由電子就要從密度大 的材料(設(shè)為A)跑向密度小的材料(設(shè)為B)中去，稱為擴(kuò)散現(xiàn)象。這樣A導(dǎo) 體失去電子帶正電，B導(dǎo)體得到電子帶負(fù)電，A、B之間就產(chǎn)生電位差，形成靜 電場(chǎng)，這個(gè)靜電場(chǎng)能夠把自由電子從B吸向A，方向與擴(kuò)散作用相反，阻礙擴(kuò)散 作用繼續(xù)進(jìn)行，直到擴(kuò)散作用下由A到B的電子數(shù)等于電場(chǎng)作用下出B跑向A的 電子數(shù)時(shí)，A、B之間就形成電位差，稱為接觸電勢(shì)。

實(shí)際測(cè)溫中，將兩種不同的材料的某一端焊接在一起，形成接點(diǎn)1，稱為熱電偶溫度傳感器的工作端，又稱為測(cè)量端或熱端；而另一端經(jīng)一根導(dǎo)線與溫度指示儀表連接， 形成接點(diǎn)2，稱為熱電偶的自由端，又稱為參考端或冷端。熱端和冷端輸出的是無 源的電壓差信號(hào)，反映的是一個(gè)溫度差信號(hào)。
熱電偶溫度傳感器測(cè)溫時(shí)熱端放置在被測(cè)的溫場(chǎng)中，冷端則在某一恒溫度下。由于熱電偶的兩端溫度不同，會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。適用測(cè)量?jī)x表測(cè)得該熱電勢(shì)的數(shù)值，得到相應(yīng)溫度值。

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)間（NBS）提供了各種類型熱電偶溫度傳感器分度表，它能反應(yīng)電壓特征數(shù)據(jù)與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系，表2.3維K型熱電偶分度表。