當有兩個不同的導體或半導體A、B形成回路,兩端相連時,只要兩個節點的溫度不同,一端的溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端的溫度為T0,稱為自由端(也稱為參考端)或冷端;芈分袝a生一個電動勢,電動勢的方向和大小與導體的材料和兩個結的溫度有關。這種現象稱為“熱電效應”,由兩種導體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導體稱為“熱電極”,產生的電動勢稱為“熱電動勢”。
熱電勢由兩部分組成,一部分是兩種導體的接觸電動勢,另一部分是單個導體的熱電勢。
熱電偶電路中熱電動力的大小只與導體材料和兩個結的溫度有關,與熱電偶的形狀和大小無關。當熱電偶的兩個電極材料固定時,熱電勢為兩個結的溫度t和t0。的功能差異。
這種關系在實際溫度測量中得到了廣泛的應用。由于冷端t0不變,熱電偶產生的熱電動勢只隨熱端(測量端)的溫度而變化,即某個熱電動勢對應某個溫度。我們只需要測量熱電動勢可以達到測溫的目的。
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成分的材料導體形成一個閉環。當兩端之間存在溫度梯度時,會有電流通過回路,兩端之間會產生電動勢——熱電動勢,稱為Seebeckeffect。兩種成分不同的同質導體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于恒溫狀態。根據熱電勢與溫度的函數關系,制作熱電偶分度表;當自由端溫度為0℃時得到分度表,不同的熱電偶有不同的分度表。
當第三種金屬材料連接到熱電偶回路中時,只要材料的兩個接頭溫度相同,熱電偶產生的熱電勢會保持不變,即不受第三種金屬連接到回路中的影響。因此,用熱電偶測量溫度時,可以連接測量儀器,測量熱電動勢后可以知道被測介質的溫度。熱電偶在測量溫度時,要求其冷端(測量端為熱端,通過導線與測量電路相連的一端稱為冷端)的溫度保持不變,使其熱電勢與被測溫度成正比。如果冷端(環境)溫度在測量過程中發生變化,將嚴重影響測量精度。在冷端采取一定措施補償冷端溫度變化帶來的影響,稱為熱電偶正常冷端補償。用于連接測量儀器的專用補償導線。
熱電偶冷端補償的計算方法;
從毫伏到溫度:測量冷端溫度,換算成相應的毫伏值,再加到熱電偶的毫伏值上換算溫度;
從溫度到毫伏:測量實際溫度和冷端溫度,分別換算成毫伏,相減得到毫伏,即為溫度。