k型熱電偶的四大定律

2022-09-21 10:47:22| 來源：聚英電子| 次| 0次

　　K型熱電偶，作為熱電偶的一種類型，在物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備的應(yīng)用上具有廣泛市場，其應(yīng)用與其特征、定律等有直接關(guān)系。熱電偶是利用金屬的熱電效應(yīng)制成的，它與金屬的材質(zhì)及化學(xué)成份關(guān)系密切，不同分度的熱電偶使用的正負極材質(zhì)及成份均有不同。

　　K型熱電偶作為一種溫度傳感器，K型熱電偶通常和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。K型熱電偶可以直接測量各種生產(chǎn)中從0℃到1300℃范圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。

　　k型熱電偶定律：

　　1、均質(zhì)導(dǎo)體定律

　　k型熱電偶是由同一種均質(zhì)材料(導(dǎo)體或半導(dǎo)體)兩端焊接組成閉合回路，無論導(dǎo)體截面如何以及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電勢，溫差電勢相抵消，回路中總電勢為零。

　　可見，k型熱電偶必須由兩種不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會產(chǎn)生附加熱電勢。

　　證明：熱電偶的電勢由兩個接觸電勢和兩個溫差電勢構(gòu)成。即：

　　由于材料相同，沒有接觸電勢;而溫差電勢為大小相同，方向相反的兩個電勢，相互抵消，也為零。

　　應(yīng)用：根據(jù)這個定律，可以檢驗兩個熱電極材料成分是否相同(稱為同名極檢驗法)，也可以檢查熱電極材料的均勻性。

　　2、中間導(dǎo)體定律

　　在k型熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體(第三導(dǎo)體)，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響，這就是中間導(dǎo)體定律。

　　應(yīng)用：依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實際測溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測溫系統(tǒng)。

　　有人擔(dān)心用銅導(dǎo)線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢會使測量產(chǎn)生附加誤差。根據(jù)這個定律，是沒有這個誤差的!

　　證明：證明過程參考熱電偶中間定律的證明

　　應(yīng)用：依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實際測溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測溫系統(tǒng)。例如，用銅導(dǎo) 線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢是不會對測量產(chǎn)生附加誤差。再比如可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。

　　3、中間溫度定律

　　熱電偶回路兩接點(溫度為T、T0)間的熱電勢，等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在溫度為Tn、T0時的熱電勢的代數(shù)和，Tn稱中間溫度。

　　應(yīng)用：由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系，當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時，不能利用已知回路實際熱電勢E(t，t0)直接查表求取熱端溫度值;也不能利用已知回路實際熱電勢E(t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值，需按中間溫度定律進行修正。初學(xué)者經(jīng)常不按中間溫度定律來修正!

　　由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系,當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時，不能利用已知回路實際熱電勢E(t，t0)直接查表求取熱端溫度值; 也不能利用已知回路實際熱電勢E(t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值，需按中間溫度定律進行修正。初學(xué)者經(jīng)常不按中間溫度定律來修正!

　　4、參考電極定律

　　這個定律是專業(yè)人士才研究、關(guān)注的，一般生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)的人士不太了解，簡單說明就是：用高純度鉑絲坐標(biāo)準電極，假設(shè)鎳鉻-鎳鉻熱電偶的正負極分別和標(biāo)準電極配對，值相加是等于這支鎳鉻-鎳鉻的值。

　　證明：

　　導(dǎo)體A、B分別與標(biāo)準電極C組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的熱電動勢為已知，即

　　那么，導(dǎo)體A與B組成的熱電偶，其熱電動勢為

　　應(yīng)用：標(biāo)準電極定律是一個極為實用的定律。純金屬的種類很多，而合金類型更多。因此，要得出這些金屬之間組合而成熱電偶的熱電動勢，其工作量是極大的。由于鉑的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點高，易提純，所以，我們通常選用高純鉑絲作為標(biāo)準電極，只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢就可以得到。

　　例如：熱端為100℃，冷端為0℃時，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為2.95mV，而考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢為-4.0mV，則鎳鉻和考銅組合而成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢則為 2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV。