热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而各不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
两种不同成分的导体(称为热电偶丝或热电极)两端接合成回路,当两个接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的。其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度。对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题。
①热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差,而不是热电偶冷端与工作端这两端温度差的函数。
②热电偶所产生的热电势的大小,当热电偶的材料均匀时,与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成分和两端的温差有关。
③当热电偶的两个热电偶丝材料成分确定后,热电偶热电势的大小只与热电偶的温度差有关,若热电偶冷端的温度保持一定,热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。
要创建热电偶,用户可以在共用菜单中打开Devices菜单,然后点击New Thermocouple…,会弹出如图4.7所示热电偶编辑对话框。
图4.7 热电偶的属性
对热电偶的相关参数做如表4.6所示描述。
表4.6 热电偶的属性
热电偶输出是热电偶本身的温度,通常接近于气体的温度,但并非总是如此,因为热电偶温度的计算包括了辐射热。