熱電偶的基本定律

熱電偶的基本定律

在使用熱電偶測量溫度時，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，回路中均不會產(chǎn)生電流（即不產(chǎn)生電動勢）；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，否則將會給測量帶來附加的誤差。因此很有必要根據(jù)均質(zhì)導(dǎo)體定律事先對熱電偶進(jìn)行檢測，輸出的溫差電動勢越大，則說明導(dǎo)體材料越不均勻，給測量帶來的誤差也將越大。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，在回路中也不會產(chǎn)生溫差電動勢。

（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，就不會影響熱電偶的熱電勢。
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)接觸電勢和溫差電勢的概念，則熱電勢回路的總熱電勢為：
（6-9）
由于導(dǎo)體C兩端溫度相同，則無溫差電勢存在，即 ，而CA與CB的接觸電勢以式（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，當(dāng)中間導(dǎo)體兩端溫度相同時，對熱電偶回路的熱電勢沒有影響。

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。

（3）中間溫度定律 熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 時的熱電勢 等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為 和 時熱電勢 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℃時的熱電勢，均可按式（6-11）計算求得，這樣，就可以對熱電偶冷端溫度進(jìn)行修正，而且，這條基本定律也是工業(yè)測溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論依據(jù)，因為只要匹配與熱電偶的熱電性質(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量精度。