原装稀土热电偶价格

热电偶工作原理

向一段金属丝施加一个电压源时，电流从正端流向负端，金属丝发热，造成一部分能量损耗。托马斯·塞贝克在1821年发现的塞贝克效应则是一种反向现象：向一段金属丝应用某种温度梯度时，会产生一个电势。这就是热电偶的物理基础。

(式1)

式中，?V为电压梯度，?T为温度梯度，S(T)为塞贝克系数。塞贝克系数与材料相关，并且也是温度的函数。一段金属丝上两个不同温度点之间的电压等于塞贝克系数函数在温度上的积分。

(式2)

例如，图1中的T1、T2和T3表示一段金属丝上不同位置点的温度。T1 (蓝色)表示较低温度点，T3(红色)表示较高温度点。T2和T1之间的电压为：

(式3)

类似地，T3和T1之间的电压为：

(式4)

根据积分的可加性，V31也等于：

(式5)

我们在讨论热电偶的电压与温度转换时，要牢记这一点。

图1：根据塞贝克系数，温度梯度在传导性金属上产生电压。

热电偶由两种不同的金属组成，金属丝的塞贝克系数S(T)一般不同。既然一种金属上的温度差即可产生电压差，为什么必须使用两种金属呢？假设图2中的金属丝是由材料“A”制成的。如果一块电压表的探头也是由材料A制成的，理论上说，电压表将检测不到任何电压。

图2：电压测量连接。当探头和金属丝的材料相同时，将不存在电势差。

原因是当探头连接到金属丝末端时，相当于将金属丝延长了。长金属丝的两个末端连接到电压表的输入，具有相同的温度(TM)。如果金属丝两个末端的温度相同，则不会产生电压。 为了在数学上证明这一点，我们计算从电压表正端到负端的整个金属环上累积的电压。

(式6)

根据积分的可加性，上式变为：

(式7)

当积分的下边界和上边界相同时，积分的结果为V=0。 如果探头材料为B，如图3所示，那么：

(式8)

将上式简化，我们得到：

(式9)

式9表明，测量电压等于两种材料的塞贝克系数函数之差的积分。这就是热电偶使用两种异金属的原因。

图3：电压测量连接。探头和金属丝采用不同的材料，说明了塞贝克系数的物理现实。

Material A: 材料A

Material B: 材料B

Voltmeter: 电压表

根据图3中的电路和式9，假设SA(T)、SB(T)以及被测电压已知，我们仍然不能计算得到热端的温度(TH)，除非我们已知冷端的温度(TC)。在热电偶的早期阶段，使用温度为0°C的冰点炉作为参考温度(术语“冷端”由此而来)，因为这种方法的成本低、容易实现，并且能够自我调节温度。等效电路如见图4所示。

图4：热电偶需要一个参考温度，图中所示的0°C，以便计算未知温度TH。

尽管我们知道图4所示电路的参考温度，但通过积分来得到TH不太切合实际。于是出现了支持常见热电偶类型的标准参考表，通过查表即可得到相应电压输出的对应温度。但是，必须牢记一点：所有标准热电偶参考表都是以0°C作为参考点绘制的。

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