熱電溫度計以熱電偶作為測溫元件測得與溫度相應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。它具有結構簡單、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，熱電溫度計的應用zui普遍。
（1）熱電偶測溫原理
熱電偶的測溫原理基于熱電效應。
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。該電動勢就是的“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及接點溫度有關。
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并和接觸區(qū)的溫度成正比。設導體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。
因導體兩端溫度不同而產(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，其大小與材料性質及兩端的溫度有關。
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。

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電子溫度計原理講述

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