熱電偶的前身

熱電偶工作原理的前身是zui首個測溫原理，zui是1821年德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)的，基本原理是由兩種不同成分的材質(zhì)導(dǎo)體構(gòu)成閉合電路，兩端有溫度梯度時，電流流過電路，此時兩端之間存在Seebeck電動勢<； br/>； 熱電動勢是所謂塞貝克效應(yīng)。 兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度高的一方為工作端，溫度低的一方為自由端，自由端始終處于一定的溫度。 根據(jù)熱電動勢和溫度的函數(shù)關(guān)系，制作熱電偶索引表的分度表在自由端溫度為0℃的條件下得到，根據(jù)熱電偶的不同，分度表也不同。 在熱電偶電路中插入第三金屬材料的情況下，如果該材料的兩個接點(diǎn)的溫度相同，則熱電偶產(chǎn)生的熱電勢不變化，即不受第三金屬訪問電路的影響。 因此，在熱電偶測溫時，如果訪問測量儀器測量熱電動勢，則可以得知被測介質(zhì)的溫度。

1821年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)，如果兩個接觸部位的溫度不同，電路就會產(chǎn)生電位，這是由兩種不同金屬構(gòu)成的閉合回路。 這是熱電效應(yīng)，&ldquo； 塞貝克效應(yīng)( Seebeck effect)&rdquo； 的雙曲馀弦值。

熱電偶的工作原理

在兩個不同成分的導(dǎo)體(稱為熱電偶芯線和熱電極)的兩端連接電路，如果接合點(diǎn)的溫度不同，則在電路中產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，該電動勢稱為熱電勢。 熱電偶是利用該原理進(jìn)行溫度測量的，其中直接用于測量介質(zhì)溫度的一端稱為工作端(也稱為測量端，另一端稱為冷端(也稱為補(bǔ)償端) )的冷端與顯示器或輔助器連接，顯示器表示熱電偶產(chǎn)生的熱電勢。 熱電偶實(shí)際上是將熱能轉(zhuǎn)換為電能，利用產(chǎn)生的熱電勢測量溫度的能量轉(zhuǎn)換器，熱電偶的熱電勢是熱電偶的兩端溫度函數(shù)的差，不是熱電偶的兩端溫度差的函數(shù)， 2 :當(dāng)熱電偶材料均勻時，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢的大小僅與熱電偶材料成分和兩端的溫度差有關(guān)，而與熱電偶的長度和直徑無關(guān)

一般熱電偶材料是熱電偶索引號熱電極材料正極鉑銠10純鉑鉑銠13純鉑鉑銠30鉑銠6 k incole t純銅incole n incole

熱電偶的發(fā)明過程(物理學(xué)家塞貝克著名史)

托馬斯·； 約翰·； 塞貝克(翻譯&ldquo； 西伯克&rdquo； ) 1770年生于塔林。 塞貝克的父親是瑞典裔德國人。 也許是因?yàn)檫@個原因，我鼓勵兒子在柏林大學(xué)和蓋廷根大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。 1802年，塞貝克獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位。 他所選擇的方向是實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)中的物理學(xué)，而且一生大部分時間從事物理學(xué)的教育和研究，因此他被認(rèn)為是物理學(xué)家。

畢業(yè)后，塞貝克進(jìn)了耶拿大學(xué)，在那里認(rèn)識了歌德。 德國浪漫主義運(yùn)動和蓋特反對牛頓關(guān)系和光和色理論的思想，對塞貝克有很大的影響，之后與蓋特一起從事了光色效應(yīng)的理論研究。 塞貝克的研究重點(diǎn)是太陽光譜，1806年揭示了熱和化學(xué)對太陽光譜中不同顏色的影響，1808年獲得了氨和氧化汞化合物。 1812年，塞貝克從事應(yīng)力玻璃中的光偏振現(xiàn)象時，不知道其他兩位科學(xué)家布魯斯特和比奧在這方面是先被發(fā)現(xiàn)的。

1818年前后，塞貝克回到柏林大學(xué)，獨(dú)立開展研究活動。 主要內(nèi)容是電流通過導(dǎo)體時鋼鐵的磁化。 當(dāng)時，阿格雷格( Arago )和大衛(wèi)( Davy )發(fā)現(xiàn)了電流對鋼鐵的磁化效應(yīng)，貝塞克對不同金屬進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了磁化熱鐵的不規(guī)則反應(yīng)，即我們現(xiàn)在所說的滯后現(xiàn)象。 在此期間，塞貝克還研究了光致發(fā)光、太陽光譜不同波段的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、偏振、電流磁特性等。

20世紀(jì)20年代初期，塞貝克通過實(shí)驗(yàn)方法研究了電流與熱的關(guān)系。 1821年，塞貝克連接了兩條不同的金屬線，構(gòu)成了一個電流電路。 他成功連接兩根導(dǎo)線形成一個節(jié)點(diǎn)，將其中一個節(jié)點(diǎn)加熱到高溫，另一個節(jié)點(diǎn)保持低溫，突然發(fā)現(xiàn)電路周圍存在磁場。 他不相信如果對由兩個金屬構(gòu)成的接合部加熱的話就會產(chǎn)生電流。 這可以用熱磁電流和熱磁現(xiàn)象來說明他的發(fā)現(xiàn)。 在接下來的兩年( 18222~1823 )，塞貝克向普魯士科學(xué)學(xué)會報告了他的持續(xù)觀察，并將這一發(fā)現(xiàn)與&ldquo； 溫度差引起的金屬磁化&rdquo； 的雙曲馀弦值。

犀貝殼的實(shí)驗(yàn)器具顯示，加熱其一端時指針會旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)線上產(chǎn)生磁場

塞貝克確實(shí)發(fā)現(xiàn)了熱電效應(yīng)，但是導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場的原因誤解為金屬因溫度梯度而向一定方向磁化，并沒有形成電流。 據(jù)科學(xué)學(xué)會介紹，這種現(xiàn)象是溫度梯度引起電流，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場。 對于這樣的解釋，塞貝克非常生氣，科學(xué)家們的眼睛推翻了艾爾斯特(電磁學(xué)先驅(qū))的經(jīng)驗(yàn)，他們只是&ldquo； 磁場由電流產(chǎn)生&rdquo； 我在解釋理論，但我不認(rèn)為還有其他的解釋。 但是，塞貝克自身在斷開電路時，很難說明溫度梯度在引線周圍不產(chǎn)生磁場這一事實(shí)。 因此，很多人認(rèn)為熱電效應(yīng)的觀點(diǎn)，之后也是這樣決定的。 (資料來源:以色列·； 希伯來大學(xué)，陳忠民譯)

[應(yīng)用]熱電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)1830年，人們?yōu)榇苏业搅藨?yīng)用場所。 利用熱電效應(yīng)，可以建立溫差電耦合( thermocouple，即熱電偶)來測量溫度。 只要選擇合適的金屬作為熱電偶的材料，就可以簡單地測量從-180℃到+2000℃的溫度，在這樣廣闊的測量范圍內(nèi)可以看到酒精和水銀溫度計。 現(xiàn)在，使用鉑和鉑合金制作的熱電偶溫度計，可以測量到+2800℃的溫度！

熱電偶的兩種不同金屬線焊接形成兩個節(jié)點(diǎn)，如圖( a )所示，環(huán)路電壓VOUT是熱節(jié)點(diǎn)的結(jié)電壓與冷節(jié)點(diǎn)(參照節(jié)點(diǎn))的結(jié)電壓之差。 因?yàn)閂H和VC是兩個結(jié)的溫度差，也就是說VOUT是溫度差的函數(shù)。 比例因子&阿爾法； 根據(jù)電壓差和溫度差之比，稱為Seebeck系數(shù)。

上圖為zui中常見的熱電偶應(yīng)用。 在此配置中，引入了第三類金屬(中間金屬)和兩個附加節(jié)點(diǎn)。 在這個例子中，每個開路節(jié)點(diǎn)與銅線電連接，并且連接點(diǎn)為系統(tǒng)增加了兩個附加節(jié)點(diǎn)。然而，如果這兩個節(jié)點(diǎn)具有相同溫度，中間金屬(銅)不影響輸出電壓。 在此配置中，熱電偶可以在沒有獨(dú)立參照節(jié)點(diǎn)的情況下使用。 VOUT仍然是熱節(jié)點(diǎn)和冷節(jié)點(diǎn)的溫差函數(shù)，與Seebeck系數(shù)有關(guān)。 但是，由于熱電偶測量了溫度差，為了確定熱節(jié)點(diǎn)的實(shí)際溫度，冷節(jié)點(diǎn)溫度必須是已知的。 冷節(jié)點(diǎn)溫度為0℃(冰點(diǎn)以下)時，zui簡單，TC=0℃、VOUT=VH。 在這種情況下，熱節(jié)點(diǎn)的測量電壓是節(jié)點(diǎn)溫度的直接轉(zhuǎn)換值。 但是，在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn)。 因此，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局( NBS )提供了各種類型的熱電偶電壓特性數(shù)據(jù)和溫度對應(yīng)關(guān)系的查找表，所有數(shù)據(jù)都基于0℃的冷接點(diǎn)溫度。 以冰點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過尋找合適的表格VH可以決定熱節(jié)點(diǎn)溫度。

本文熱電偶高頻詞： 測量  金屬 

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