电子温度计原理说明

热电温度计以热电偶为测温元件测量的与温度相对应的热电动势通过仪表显示温度值。 广泛用于测定-200℃~ 1300℃范围内的温度，特殊情况下可测定2800℃的高温或4K的低温。 具有结构简单、价格低廉、精度高、测温范围宽等特点。 热电偶将温度转换为电量进行检测，因此温度的测量控制和温度信号的放大转换容易，适用于远程测量和自动控制。 接触式测温法中，热电温度计的应用zui很普遍。 (1)热电偶测温原理热电偶测温原理基于热电效应。 将两个不同材料的导体a和b连接在一个闭合电路上，如果两个触点电气1和2的温度不同，当T>T0时，在电路中产生热电动势，在电路中流过一定大小的电流，这种现象被称为热电效应。 该电动势为&ldquo； 塞贝克温差电动势&rdquo； 简称&ldquo； 热电动势&rdquo； EAB、导体a、b记为热电极。 接点1通常焊接，测量时放置在测温场所感受被测量温度，因此称为测量端(或作业端热端)。 接点2要求温度恒定，称为基准端(或冷端)。 两个导体的组合将温度转换为热电动势的传感器称为热电偶。 热电动势由两种导体的接触电位(帕尔贴电位)和单一导体的温差电位(汤姆森电位)组成。 热电动势的大小与两种导体材料的性质和触点温度有关。 导体内部的电子密度不同，当两种电子密度不同的导体a和b接触时，电子在接触面上扩散，电子从电子密度高的导体流向密度低的导体。 电子扩散的速度与两个导体的电子密度有关，与接触区域的温度成正比。 假设导体a和b的自由电子密度为NA和NB，并且NA>NB，则电子扩散的结果是，导体a失去电子而带正电，导体b得到电子而带负电，在接触面上形成电场。 该电场阻碍电子的扩散，达到动平衡时，在接触区域形成稳定的电位差，即接触电位，其大小为(8.2-2)式的k<； k>； 即<； br/>； 玻尔兹曼常数，k=1.38×； 10-23J/K； e>； <； br/>； 电子电荷量，e=1.6×； 10-19 C； t>； <； br/>； 接触部温度、k NA、nb； <； br/>； 分别是导体a和b的自由电子密度。 由于导体的两端温度不同而产生的电动势称为温度差电位。 由于温度梯度的存在，电子的能量分布发生变化，高温端( t )的电子向低温端( T0)扩散，高温端电子带正电，低温端因得到电子而带负电。 因此，在同一导体两端也产生电位差，阻止电子从高温端向低温端扩散，电子扩散形成动态的平衡，此时确立的电位差称为温度差电位即汤姆森电位，其与温度的关系为(8.2-3)式中&sigma； 汤姆逊系数表示温差为1℃时产生的电动势值，其大小与材料的性质和两端的温度有关。 由导体a和b构成的热电偶闭合电路，由于在两个接点具有两个接触电位eAB(T )和eAB(T0 )，并且T>T0，因此导体a和b分别具有温度差电位。 因此，闭合电路的总热电动势EAB(T，T0)必须是接触电动势和温度差电位的代数和，即，对于(8.2-4)选定的热电偶，在基准温度一定的情况下，总热电动势成为测定端温度t的一值函数即EAB(T，T0)=f(T )。 这就是热电偶测量温度的基本原理。