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熱電偶測量原理
將兩種不同的金屬導(dǎo)體的一端焊接在一起，構(gòu)成閉合回路，如圖一所示，給焊接端加熱，使導(dǎo)體兩端產(chǎn)生溫差，則在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，其熱電勢的大小與溫度有關(guān)。這種以測量熱電勢的方法來測量溫度的元件稱為熱電偶，兩根導(dǎo)體A,B稱為電極。焊接端與被測物體接觸，稱為熱電偶的測量端或熱端，圖一中的T端，另一端在溫度恒定的外部環(huán)境中，稱為熱電偶的參考端或冷端，圖一中的To端。
熱電勢是由接觸電勢和溫差電勢組成。接觸電勢是山相互接觸的兩個導(dǎo)體內(nèi)部的電子密度不同產(chǎn)生的，如圖二所示，自由電子從密度大的導(dǎo)體A
向密度小的導(dǎo)體B擴散，導(dǎo)體A因失去電子帶正電，導(dǎo)體B因獲得電子帶負(fù)電，在導(dǎo)體A與B之間就形成了電勢差。溫度愈高，兩種導(dǎo)體的密度差越大，接觸電勢也就越大。溫差電勢是由導(dǎo)體兩端溫度不同產(chǎn)生的，如果測量端的溫度大于參考端的溫度，測量端的電子能量就會大于參考端的電子能量，從測量端的擴散到參考端的電子數(shù)多于從參考端擴散到測量端的電子數(shù)，如圖三所示，結(jié)果測里端帶正電，參考端帶負(fù)電，在同一導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢差。在一定溫度下導(dǎo)體兩端的電勢差形成的靜電場，會阻礙電子繼續(xù)擴散，最終達到動平衡狀態(tài)。
從上面分析可以看出，熱電偶的總電勢的大小，與兩導(dǎo)體的電子密度、測量端溫度T、參考端溫度To有關(guān)，其中導(dǎo)體的電子密度主要取決于材料的特性。所以，當(dāng)熱電偶材料一定時，熱電偶的總電勢就僅與測量端溫度T和參考端溫度To有關(guān)。如果參考端的溫度To一定那么熱電偶的總電勢就是測量端溫度T的單值函數(shù)，熱電偶的總電勢與測量端溫度T存在唯一對應(yīng)關(guān)系，測量出熱電勢的大小就知道測量端的溫度了，這就是熱電偶測量溫度的原理。熱電偶常用于高溫箱式電阻爐。
任何兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體材料接觸在一起都可以制成熱電偶，而且在熱電偶材料一定的情況下，熱電偶的總電勢就僅與溫度T和To有關(guān)，與熱電偶的粗細(xì)和長短無關(guān)。要得到總電勢與測量溫度唯一對應(yīng)關(guān)系，就必須使熱電偶參考端的溫度保持恒定。常用熱電偶分度表中的熱電勢數(shù)據(jù)就是在參考端溫度為0℃時給出的。
