有網(wǎng)友詢問國美小編“電子溫度計的工作原理是什么？”，所以國美小編總結(jié)了電子溫度計的工作原理的相關(guān)信息，現(xiàn)在和大家一起分享。

 

　　熱電溫度計以熱電偶作為測溫元件測得與溫度相應(yīng)的熱電動勢由儀表顯示出溫度值。它廣泛用來測量-200℃~ 1300℃范圍內(nèi)的溫度，特殊情況下，可測至2800℃的高溫或4K的低溫。它具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、準確度高、測溫范圍廣等特點。由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電量進行檢測，使溫度的測量、控制以及對溫度信號的放大、變換都很方便，適用于遠距離測量和自動控制。在接觸式測溫法中，熱電溫度計的應(yīng)用最普遍。

 

　　(1) 熱電偶測溫原理

 

　　熱電偶的測溫原理基于熱電效應(yīng)。

 

　　將兩種不同材料的導體A和B串接成一個閉合回路，當兩個接點電1 和2的溫度不同時，如果T>T0 ，在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，并在回路中有一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。該電動勢就是著名的“塞貝克溫差電動勢”，簡稱“熱電動勢”，記為EAB，導體A，B稱為熱電極。接點1通常是焊接在一起的，測量時將它置于測溫場所感受被測溫度，故稱為測量端(或工作端熱端)。接點2要求溫度恒定，稱為參考端(或冷端)。由兩種導體的組合并將溫度轉(zhuǎn)化為熱電動勢的傳感器叫做熱電偶。

 

　　熱電動勢是由兩種導體的接觸電勢(珀爾貼電勢)和單一導體的溫差電勢(湯姆遜電勢)所組成。熱電動勢的大小與兩種導體材料的性質(zhì)及接點溫度有關(guān)。

 

 

　　導體內(nèi)部的電子密度是不同的，當兩種電子密度不同的導體A與B接觸時，接觸面上就會發(fā)生電子擴散，電子從電子密度高的導體流向密度低的導體。電子擴散的速率與兩導體的電子密度有關(guān)并和接觸區(qū)的溫度成正比。設(shè)導體A和B的自由電子密度為NA和NB，且NA>NB，電子擴散的結(jié)果使導體A失去電子而帶正電，導體B則獲得電子而帶負電，在接觸面形成電場。這個電場阻礙了電子的擴散，達到動平衡時，在接觸區(qū)形成一個穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢，其大小為

 

　　(8.2-2)

 

　　式中k——玻耳茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K;

 

　　e——電子電荷量，e=1.6×10-19 C;

 

　　T——接觸處的溫度，K;

 

　　NA，NB——分別為導體A和B的自由電子密度。

 

　　因?qū)w兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電勢。由于溫度梯度的存在，改變了電子的能量分布，高溫端(T)電子將向低溫端(T0)擴散，致使高溫端因失去電子帶正電，低溫端因獲電子而帶負電。因而在同一導體兩端也產(chǎn)生電位差，并阻止電子從高溫端向低溫端擴散，于是電子擴散形成動平衡，此時所建立的電位差稱為溫差電勢即湯姆遜電勢，它與溫度的關(guān)系為

 

　　(8.2-3)

 

　　式中σ為湯姆遜系數(shù)，表示溫差1℃所產(chǎn)生的電動勢值，其大小與材料性質(zhì)及兩端的溫度有關(guān)。

 

　　導體A和B組成的熱電偶閉合電路在兩個接點處有兩個接觸電勢eAB(T)與eAB(T0)，又因為T>T0，在導體A和B中還各有一個溫差電勢。所以閉合回路總熱電動勢EAB(T,T0)應(yīng)為接觸電動勢和溫差電勢的代數(shù)和，即：

 

　　(8.2-4)

 

　　對于已選定的熱電偶，當參考溫度恒定時，總熱電動勢就變成測量端溫度T的單值函數(shù)，即EAB(T,T0)=f(T)。這就是熱電偶測量溫度的基本原理。

 

（答案編輯：冰冰）