热电偶测温原理基于什么效应(热电偶的测温原理是什么？)

Posted 2023-06-02

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热电偶测温原理基于什么效应(热电偶的测温原理是什么？)

热电偶作为温度测量传感器所依据的原理是热电效应。

当两种不同的导体A和B的两端相接组成闭合回路，就组成了热电偶。如果导体A和导体B的两个接点温度不同，则在改回路中就会产生电流，这表明了该回路中存在电动势，这个物理现象称为热电效应。相应的电动势称为热电动势。

组成热电偶的两种不同的导体或半导体称为热电极，放置在被测温度的介质中的接点叫做测量端（工作端、热端）；另一个接点通常置于某个恒定的温度，叫做参比端（自由端、冷端）。

在热电偶回路中，产生的热电动势由两部分组成，一部分叫温差电动势，一部分叫接触电动势。

温差电动势是同一导体两端因其温度不同而产生的一种电动势。在一根均质金属导体上存在温度梯度时，处于高温端电子能量比低温端的电子能量大，所以，从高温端向低温端扩散的电子数比低温段向高温端扩散的电子数多得多。当扩散达到相对动态平衡时，结果高温端应失去电子而带正电，低温端因得到电子而带负电，在高、低温两端之间变形成一个从高温端指向低温端的静电场。在导体两端产生的电位差称为温差电动势。

温差电动势的大小只与导体的种类及导体两端温度有关，与导体的长度和截面大小无关。

接触电动势产生的原因是金属中都存在自由电子，不同金属中的自由电子密度是不同的，当两种不同金属连接在一起时，两种金属的接触处就会发生电子的扩散。电子的扩散速率与自由电子的密度和金属所处的温度有关。当两种两种金属接触时，电子密度大的金属扩散到电子密度小的电子数要比电子密度小的金属扩散到电子密度大的电子数多。这时，电子密度大的金属因失去电子带正电，电子密度小的金属因得到电子带负电。于是两种金属之间就产生了电位差，即在其接触处形成一个静电场。这个静电场阻止电子扩散的继续进行。当电子的扩散能力与静电场的阻力相平衡时，两金属之间所形成的电位差称为接触电动势。

接触电动势与两金属接触处的温度有关。

综上所述，两种不同的均质导体首位相接组成闭合回路，当两接点温度不同时，闭合回路就会产出环电流，由于接触电动势远大于温差电动势，回路总热电动势方向将与热端接触电动势方向相同，即为回路顺时针方向，也是回路的电流方向。