溫度傳感器分類及其原理

1.

熱電偶的工作原理

當有兩種不同的導體和半導體

A

和

B

組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點

處的溫度不同，一端溫度為

T

，稱為工作端或熱端，另一端溫度為

TO

，稱為自由端

(

也稱參

考端

)

或冷端，則回路中就有電流產生，如圖

2-1(a)

所示，即回路中存在的電動勢稱為熱電

動勢。

這種由于溫度不同而產生電動勢的現象稱為塞貝克效應。

與塞貝克有關的效應有兩個：

其一，

當有電流流過兩個不同導體的連接處時，

此處便吸收或放出熱量

(

取決于電流的方向

)

，

稱為珀爾帖效應；其二，當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量

(

取決

于電流相對于溫度梯度的方向

)

，稱為湯姆遜效應。兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電

偶。熱電偶的熱電勢

EAB(T

，

T0)

是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同

的導體或半導體在接觸處產生的電勢，

此電勢與兩種導體或半導體的性質及在接觸點的溫度

有關。

溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產生的電勢，

此電勢只與導體或半

導體的性質和兩端的溫度有關，

而與導體的長度、

截面大小、

沿其長度方向的溫度分布無關。

無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集中于接觸處端點的電子數不同而產生的電勢，

熱電偶測

量的熱電勢是二者的合成。當回路斷開時，在斷開處

a

，

b

之間便有一電動勢差△

V

，其極

性和大小與回路中的熱電勢一致，如圖

2-1(b)

所示。并規定在冷端，當電流由

A

流向

B

時，

稱

A

為正極，

B

為負極。實驗表明，當△

V

很小時，△

V

與△

T

成正比關系。定義△

V

對△

T

的微分熱電勢為熱電勢率，

又稱塞貝克系數。

塞貝克系數的符號和大小取決于組成熱電偶

的兩種導體的熱電特性和結點的溫度差。

2.

熱電偶的種類

目前，

電工委員會

（

IEC

）

推薦了

8

種類型的熱電偶作為標準化熱電偶，

即為

T

型、

E

型、

J

型、

K

型、

N

型、

B

型、

R

型和

S

型。