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為了更好地理解如何測(cè)量熱電偶,我們必須首先了解熱電偶的工作原理。本文的一部分將解釋熱電偶的基本原理,后面的部分將解釋如何實(shí)現(xiàn)熱電偶和儀器之間的連接以及如何測(cè)量溫度。
如果熱電偶的塞貝克電壓直接連接到測(cè)量系統(tǒng),當(dāng)它連接到測(cè)量系統(tǒng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生額外的溫差電路。因此,不能通過(guò)簡(jiǎn)單地連接電壓表或其他測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量
溫度是物體樣本中粒子平均動(dòng)能的量度,其標(biāo)準(zhǔn)單位為“度”。溫度可以用不同的方法測(cè)量,因此測(cè)量的成本和各不相同。熱電偶是常用的溫度傳感器之一,因?yàn)闊犭娕枷鄬?duì)便宜、準(zhǔn)確,而且測(cè)量范圍相對(duì)較寬。
當(dāng)兩種不同的金屬接觸時(shí),接觸點(diǎn)將產(chǎn)生較低的空載電壓,作為溫度的函數(shù),這就是熱電效應(yīng)。這個(gè)微分電壓就是塞貝克電壓,以1821年發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的物理學(xué)家托馬斯·塞貝克的名字命名。電壓相對(duì)于溫度是非線性的,但對(duì)于小范圍的溫度變化,它可以近似地視為線性。
熱電偶有很多種,它們的組成用大號(hào)字母表示。例如,J型熱電偶由鐵導(dǎo)體和銅鎳合金導(dǎo)體組成。其他類(lèi)型的熱電偶包括B、e、K、N、R、s和t。
熱電偶需要一個(gè)特定的溫度基準(zhǔn),以補(bǔ)償冷端造成的誤差。常用的方法是使用可直接讀取的溫度傳感器測(cè)量參考端子溫度,并減去寄生端子電壓分量。這種處理方法稱(chēng)為冷端補(bǔ)償,它可以利用一些熱電偶的特性簡(jiǎn)化冷端補(bǔ)償?shù)挠?jì)算。
利用金屬過(guò)渡層熱電偶定律等假設(shè)可知,電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)量?jī)H取決于熱電偶類(lèi)型、被測(cè)端電壓和冷端溫度。測(cè)量的電壓與測(cè)量導(dǎo)線和冷端J2和J3的電壓分量無(wú)關(guān)。