热电偶温度计的测温原理、选型及其应用.doc

《自动检测技术及仪表》

课程设计报告

热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

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目录

一摘要……………………………………………………………………………………3
二热电偶温度计的测温原理……………………………………………………………3
2.1热电偶的测温原理……………………………………………………………3
2.2接触电势…………………………………………………………………………4
2.3温差电势…………………………………………………………………………4
2.4热电偶温度计闭合回路的总热电势……………………………………………4
三热电偶温度计的组成结构及其作用和特……………………………………………5
3.1热电偶温度计的组成结构……………………………………………………5
3.2热电偶温度计的作用及特点…………………………………………………6
四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则……………………………………………7
4.1均质导体定则…………………………………………………………………7
4.2中间导体定则…………………………………………………………………7
4.3连接导体和中间温度定则……………………………………………………8
五热电偶温度计的误差分析及选型……………………………………………………8
5.1影响测量误差的主要因素……………………………………………………8
5.1.1插入深度…………………………………………………………………8
5.1.2响应时间…………………………………………………………………9
5.1.3热辐射………………………………………………………………10
5.1.4冷端温度………………………………………………………………11
5.2热电偶温度计的选型………………………………………………………11
六现场安装及其注意事项………………………………………………………………13
七总结……………………………………………………………………………………13
八参考文献………………………………………………………………………………15

摘要
热电偶温度计是一种最简单﹑最普通，测温范围最广的温度传感器，是科研﹑生产最常用的温度传感器。在使用时不注意，也会引起较大测量误差。针对当前存在的问题，详细探讨影响测量误差的主要因素：热电偶插入深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响；在使用时应该怎样选择热电偶温度计，以及使用时的一些安装注意事项，这对提高测量精度，延长热电偶寿命，都有一定的意义。
热电偶温度计的测温原理
热电偶温度计是一种感温元件,把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路,当两端温度不同时,回路中就会产生电势，这种现象称为热电效应（或者塞贝克效应）。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0°C时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。
热电偶温度计测温原理图如图所示：
其中，T是热端、工作端或者测量端，称为冷端、自由端或者参比端。A和B称为热电极，热电势的大小由接触电势和温差电势决定。
（1）接触电势：也叫珀尔电势，其大小表示为：

其中：——导体A和B在温度为T时的接触电势，A和B的顺序代表电动势的方向；k——玻尔兹曼常数；T——接触处的绝对温度；
e——单位电荷量；、——分别为金属A和B的自由电子密度。
由接触电势的公式可知：接触电势的数值取决于导体材料的性质和接触点的温度；接触点的温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度的比值越大，接触电势也越大。
（2）温差电势：是基于汤姆逊效应产生的，即同一导体的两端因其温度不同而产生的电动势。
其大小表示为：

其中：Δa、δB——分别为导体A和B的汤姆逊系数；
eA（T，）、eB（T，）——分别为导体A和B两端温度在T和（T>）时的温差电势；K——玻尔兹曼常数；T——接触处的绝对温度；e——单位电荷量；
温差电势的大小与导体材料的性质及两端的温度差有关，温差越大，温差电势也越大，当T=T0时，温差电势为零。
（3）热电偶温度计闭合回路的总热电势
如图所示，热电偶闭合回路中，回路总电势由4个部分组成，2个温差电势：（T，）和（T，），2个接触电势（T）和（），其大