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熱電偶的基本定律
日期：2024-12-26 19:14
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摘要：
熱電偶的基本定律
在使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，還必須應(yīng)用熱電偶的基本定律。 （1）均質(zhì)導(dǎo)體定律
如果只用一種均質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，則不論其導(dǎo)體是否存在溫差，回路中均不會(huì)產(chǎn)生電流（即不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)）；反之，如果回路中出現(xiàn)電流，則恰好證明此導(dǎo)體是非均質(zhì)的。本定律是校驗(yàn)熱電偶的材料是否均勻一致的重要依據(jù)。
由均質(zhì)導(dǎo)體定律可得出推論：a）組成熱電偶的材料必須是均質(zhì)導(dǎo)體，否則將會(huì)給測(cè)量帶來(lái)附加的誤差。因此很有必要根據(jù)均質(zhì)導(dǎo)體定律事先對(duì)熱電偶進(jìn)行檢測(cè)，輸出的溫差電動(dòng)勢(shì)越大，則說(shuō)明導(dǎo)體材料越不均勻，給測(cè)量帶來(lái)的誤差也將越大。b）熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A，B組成，否則即使兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同，在回路中也不會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。
（2）中間導(dǎo)體定律
在熱電偶回路中接入第三、第四種均質(zhì)材料的導(dǎo)體后，只要中間接入的導(dǎo)體兩端具有相同的溫度，就不會(huì)影響熱電偶的熱電勢(shì)。
用中間導(dǎo)體C接入熱電偶AB回路的形式。
假定熱電偶的 ，
，根據(jù)接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)的概念，則熱電勢(shì)回路的總熱電勢(shì)為：
（6-9）
由于導(dǎo)體C兩端溫度相同，則無(wú)溫差電勢(shì)存在，即 ，而CA與CB的接觸電勢(shì)以式（6-4）代入，得
將上式代入式（6-9），可得
（6-10）
式（6-10）與式（6-5）完全相同，可見(jiàn)，當(dāng)中間導(dǎo)體兩端溫度相同時(shí)，對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。
這條基本定律十分重要，有了這條基本定律，我們就可以在熱電偶回路中引入各種顯示儀表和連接導(dǎo)線等，而且也可以采用各種焊接方法來(lái)焊制熱電偶，只要保證引入的中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，就不致影響熱電偶回路的熱電勢(shì)。
（3）中間溫度定律 熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 時(shí)的熱電勢(shì) 等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 和 時(shí)熱電勢(shì) 和
的代數(shù)和。如圖6.6所示，即 = + （6-11）
中間溫度定律為制定熱電偶的分度表奠定了理論基礎(chǔ)。根據(jù)這一定律，只要列出冷端溫度為0℃時(shí)的熱電勢(shì)，均可按式（6-11）計(jì)算求得，這樣，就可以對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)行修正，而且，這條基本定律也是工業(yè)測(cè)溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論依據(jù)，因?yàn)橹灰ヅ渑c熱電偶的熱電性質(zhì)相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，便可使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離熱源，而不影響熱電偶的測(cè)量精度。
在使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，還必須應(yīng)用熱電偶的基本定律。 （1）均質(zhì)導(dǎo)體定律
如果只用一種均質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，則不論其導(dǎo)體是否存在溫差，回路中均不會(huì)產(chǎn)生電流（即不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)）；反之，如果回路中出現(xiàn)電流，則恰好證明此導(dǎo)體是非均質(zhì)的。本定律是校驗(yàn)熱電偶的材料是否均勻一致的重要依據(jù)。
由均質(zhì)導(dǎo)體定律可得出推論：a）組成熱電偶的材料必須是均質(zhì)導(dǎo)體，否則將會(huì)給測(cè)量帶來(lái)附加的誤差。因此很有必要根據(jù)均質(zhì)導(dǎo)體定律事先對(duì)熱電偶進(jìn)行檢測(cè)，輸出的溫差電動(dòng)勢(shì)越大，則說(shuō)明導(dǎo)體材料越不均勻，給測(cè)量帶來(lái)的誤差也將越大。b）熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A，B組成，否則即使兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同，在回路中也不會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。
（2）中間導(dǎo)體定律
在熱電偶回路中接入第三、第四種均質(zhì)材料的導(dǎo)體后，只要中間接入的導(dǎo)體兩端具有相同的溫度，就不會(huì)影響熱電偶的熱電勢(shì)。
用中間導(dǎo)體C接入熱電偶AB回路的形式。
假定熱電偶的 ，
，根據(jù)接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)的概念，則熱電勢(shì)回路的總熱電勢(shì)為：
（6-9）
由于導(dǎo)體C兩端溫度相同，則無(wú)溫差電勢(shì)存在，即 ，而CA與CB的接觸電勢(shì)以式（6-4）代入，得
將上式代入式（6-9），可得
（6-10）
式（6-10）與式（6-5）完全相同，可見(jiàn)，當(dāng)中間導(dǎo)體兩端溫度相同時(shí)，對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。
這條基本定律十分重要，有了這條基本定律，我們就可以在熱電偶回路中引入各種顯示儀表和連接導(dǎo)線等，而且也可以采用各種焊接方法來(lái)焊制熱電偶，只要保證引入的中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，就不致影響熱電偶回路的熱電勢(shì)。
（3）中間溫度定律 熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 時(shí)的熱電勢(shì) 等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 和 時(shí)熱電勢(shì) 和
的代數(shù)和。如圖6.6所示，即 = + （6-11）
中間溫度定律為制定熱電偶的分度表奠定了理論基礎(chǔ)。根據(jù)這一定律，只要列出冷端溫度為0℃時(shí)的熱電勢(shì)，均可按式（6-11）計(jì)算求得，這樣，就可以對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)行修正，而且，這條基本定律也是工業(yè)測(cè)溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論依據(jù)，因?yàn)橹灰ヅ渑c熱電偶的熱電性質(zhì)相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，便可使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離熱源，而不影響熱電偶的測(cè)量精度。
