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热电偶的基本定律
日期:2024-09-02 21:21
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摘要:
热电偶的基本定律
在使用热电偶测量温度时,还必须应用热电偶的基本定律。 (1)均质导体定律
如果只用一种均质导体组成闭合回路,则不论其导体是否存在温差,回路中均不会产生电流(即不产生电动势);反之,如果回路中出现电流,则恰好证明此导体是非均质的。本定律是校验热电偶的材料是否均匀一致的重要依据。
由均质导体定律可得出推论:a)组成热电偶的材料必须是均质导体,否则将会给测量带来附加的误差。因此很有必要根据均质导体定律事先对热电偶进行检测,输出的温差电动势越大,则说明导体材料越不均匀,给测量带来的误差也将越大。b)热电偶必须由两种不同性质的导体或半导体A,B组成,否则即使两结点的温度不同,在回路中也不会产生温差电动势。
(2)中间导体定律
在热电偶回路中接入第三、第四种均质材料的导体后,只要中间接入的导体两端具有相同的温度,就不会影响热电偶的热电势。
用中间导体C接入热电偶AB回路的形式。
假定热电偶的 ,
,根据接触电势和温差电势的概念,则热电势回路的总热电势为:
(6-9)
由于导体C两端温度相同,则无温差电势存在,即 ,而CA与CB的接触电势以式(6-4)代入,得
将上式代入式(6-9),可得
(6-10)
式(6-10)与式(6-5)完全相同,可见,当中间导体两端温度相同时,对热电偶回路的热电势没有影响。
这条基本定律十分重要,有了这条基本定律,我们就可以在热电偶回路中引入各种显示仪表和连接导线等,而且也可以采用各种焊接方法来焊制热电偶,只要保证引入的中间导体两端的温度相同,就不致影响热电偶回路的热电势。
(3)中间温度定律 热电偶AB在接点温度为 时的热电势 等于热电偶AB在接点温度为 和 时热电势 和
的代数和。如图6.6所示,即 = + (6-11)
中间温度定律为制定热电偶的分度表奠定了理论基础。根据这一定律,只要列出冷端温度为0℃时的热电势,均可按式(6-11)计算求得,这样,就可以对热电偶冷端温度进行修正,而且,这条基本定律也是工业测温中应用补偿导线的理论依据,因为只要匹配与热电偶的热电性质相同的补偿导线,便可使热电偶的冷端远离热源,而不影响热电偶的测量精度。
在使用热电偶测量温度时,还必须应用热电偶的基本定律。 (1)均质导体定律
如果只用一种均质导体组成闭合回路,则不论其导体是否存在温差,回路中均不会产生电流(即不产生电动势);反之,如果回路中出现电流,则恰好证明此导体是非均质的。本定律是校验热电偶的材料是否均匀一致的重要依据。
由均质导体定律可得出推论:a)组成热电偶的材料必须是均质导体,否则将会给测量带来附加的误差。因此很有必要根据均质导体定律事先对热电偶进行检测,输出的温差电动势越大,则说明导体材料越不均匀,给测量带来的误差也将越大。b)热电偶必须由两种不同性质的导体或半导体A,B组成,否则即使两结点的温度不同,在回路中也不会产生温差电动势。
(2)中间导体定律
在热电偶回路中接入第三、第四种均质材料的导体后,只要中间接入的导体两端具有相同的温度,就不会影响热电偶的热电势。
用中间导体C接入热电偶AB回路的形式。
假定热电偶的 ,
,根据接触电势和温差电势的概念,则热电势回路的总热电势为:
(6-9)
由于导体C两端温度相同,则无温差电势存在,即 ,而CA与CB的接触电势以式(6-4)代入,得
将上式代入式(6-9),可得
(6-10)
式(6-10)与式(6-5)完全相同,可见,当中间导体两端温度相同时,对热电偶回路的热电势没有影响。
这条基本定律十分重要,有了这条基本定律,我们就可以在热电偶回路中引入各种显示仪表和连接导线等,而且也可以采用各种焊接方法来焊制热电偶,只要保证引入的中间导体两端的温度相同,就不致影响热电偶回路的热电势。
(3)中间温度定律 热电偶AB在接点温度为 时的热电势 等于热电偶AB在接点温度为 和 时热电势 和
的代数和。如图6.6所示,即 = + (6-11)
中间温度定律为制定热电偶的分度表奠定了理论基础。根据这一定律,只要列出冷端温度为0℃时的热电势,均可按式(6-11)计算求得,这样,就可以对热电偶冷端温度进行修正,而且,这条基本定律也是工业测温中应用补偿导线的理论依据,因为只要匹配与热电偶的热电性质相同的补偿导线,便可使热电偶的冷端远离热源,而不影响热电偶的测量精度。