當有兩種不同的導體或半導體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T0 ,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,回路中將產生一個電動勢,該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現象稱為“熱電效應”,兩種導體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導體稱為“熱電極”,產生的電動勢則稱為“熱電動勢”。
熱電動勢由兩部分電動勢組成,一部分是兩種導體的接觸電動勢,另一部分是單一導體的溫差電動勢。熱電偶回路中熱電動勢的大小,只與組成熱電偶的導體材料和兩接點的溫度有關,而與熱電偶的形狀尺寸無關。
熱電偶回路中熱電動勢的大小,只與組成熱電偶的導體材料和兩接點的溫度有關,而與熱電偶的形狀尺寸無關。當熱電偶兩電極材料固定后,熱電動勢便是兩接點溫度t和t0。的函數差。即
這一關系式在實際測溫中得到了廣泛應用。因為冷端t0恒定,熱電偶產生的熱電動勢只隨熱端(測量端)溫度的變化而變化,即一定的熱電動勢對應著一定的溫度。我們只要用測量熱電動勢的方法就可達到測溫的目的。為避免測溫元件損壞,應保證其有足夠的機械強度,為保護感溫元件不受磨損應加保護屏或保護管等,為確保安全、可靠,測溫元件的安裝方法應視具體情況(如待測介質的溫度、壓力、測溫元件的長度及其安裝位置、形式等)而定。
在生產中由于被測對象不同,環境條件不同,測量要求不同,和熱電阻的安裝方法及采取的措施也不同,需要考慮的問題比較多,但原則上可以從測溫的準確性、安全性、維修方便三個方面來考慮。
為避免測溫元件損壞,應保證其有足夠的機械強度,為保護感溫元件不受磨損應加保護屏或保護管等,為確保安全、可靠,測溫元件的安裝方法應視具體情況(如待測介質的溫度、壓力、測溫元件的長度及其安裝位置、形式等)而定。下面僅舉幾例以引起注意:
凡安裝承受壓力的測溫元件,都必須保證其密封性。高溫下工作的熱電偶,為防止保護管在高溫下產生變形,一般應垂直安裝,若必須水平安裝則不宜過長,并用支架保護熱電偶。若測溫元件安裝于介質流速較大的管道中,則其應傾斜安裝。為防止測溫元件受到過大的沖蝕,安裝在管道的彎曲處。當介質壓力超過10MPa時,必須在測量元件上加保護外套。為了使熱電偶產品的熱響應時間具有可比性,國家標準規定:熱響應時間應在專用水流試驗裝置上進行。熱電偶/熱電阻的安裝部位還應考慮其拆裝、維修、校驗的足夠空間和場地,具有較長保護管的熱電偶、熱電阻應能方便地拆裝。
熱電偶是兩種不同的導體連接在一起形成的,當測量及參考連接點分別處于不同溫度上時即產生出所謂的熱電磁力(EMF)。連接點用途測量連接點是處于被測溫度上的熱電偶連接點部分。參考連接點則是保持在一已知溫度上,或溫度變化能自動補償的熱電偶連接點部分。3、當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關。
在常規工業應用中,熱電偶元件一般端接在接頭上;電偶必需是由兩種性質不同但契合一定要求的導體(或半導體)材料構成回路。但參考連接點卻很少位于接頭上,而是利用適當的熱電偶延伸線來轉接到溫度比較穩定的被控環境中。連接點類型接殼式熱電偶連接點與探針壁物理連接(焊接),這能實現很好的熱傳輸——即從外部通過探針壁將熱量傳至熱電偶連接點。建議用接殼式熱電偶來測量靜態或流動腐蝕性氣體與液體的溫度,以及一些高壓應用。