《物理热电偶》课件.pptx

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1、物理热电偶物理热电偶 制作人：时间：2024年X月CATALOGUE目录目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 热电偶的材料热电偶的材料第第3 3章章 热电偶的工作原理热电偶的工作原理第第4 4章章 热电偶的分类热电偶的分类第第5 5章章 热电偶的优缺点热电偶的优缺点第第6 6章章 总结总结第第7 7章章 参考文献参考文献 0101第第1章章 简简介介 物理热电偶的定物理热电偶的定物理热电偶的定物理热电偶的定义义义义热电偶是一种测量温度的装置，由两种不同金属杆焊接而热电偶是一种测量温度的装置，由两种不同金属杆焊接而成。物理热电偶是指测量温度时基于热电效应而设计的一成。物理热电偶是指测量温度

2、时基于热电效应而设计的一种装置。种装置。热电效应热电效应热电效应热电效应热电效应是指在两种不同金属杆接触处温度不同时，会产热电效应是指在两种不同金属杆接触处温度不同时，会产生电动势。热电效应分为塞贝克效应、珀耳耳效应和杰尼生电动势。热电效应分为塞贝克效应、珀耳耳效应和杰尼效应。效应。物理热电偶的应物理热电偶的应物理热电偶的应物理热电偶的应用用用用物理热电偶广泛应用于工业、化工、航空航天等领域中。物理热电偶广泛应用于工业、化工、航空航天等领域中。塞贝克效应塞贝克效应在两种不同金属杆接触处温度差异引起的电动势定义定义金属导体中电子受到温度影响后移动，产生电势差原理原理电压与温度差成正比，适用范围较

3、窄特点特点 珀耳耳效应珀耳耳效应在电流通过两种不同金属杆时，由于温度差异产生的电动势定义定义电子受到热扰动在金属导体中移动，导致电荷不平衡原理原理电压与电流成正比，适用范围较广特点特点 杰尼效应杰尼效应在磁场作用下，两种不同金属杆温度不同产生的电动势定义定义磁场与电子速度的交叉效应导致电势差原理原理适用于高温、高频率场合特点特点 温度范围广，测量精度高，结构简单，使用方便优点优点0103 02响应速度慢，易受干扰，易受外界环境影响缺点缺点优点优点优点优点高精度，长期稳定高精度，长期稳定价格便宜，使用广泛价格便宜，使用广泛极低成本，易制作极低成本，易制作缺点缺点缺点缺点成本高，易受氧化成本高，易

4、受氧化测量范围窄，短期稳定性差测量范围窄，短期稳定性差精度不高，易受干扰精度不高，易受干扰适用范围适用范围适用范围适用范围高温、高精度场合高温、高精度场合中低温度场合中低温度场合一般低温度场合一般低温度场合物理热电偶的种类对比物理热电偶的种类对比种类种类种类种类铂铑铂铑/铂铑铂铑-铱铱铬铬/铝铝铜铜/常数常数结论结论物理热电偶作为一种测量温度的装置，具有广泛的应用价值。虽然存在一些局限性，但通过对不同种类的热电偶进行对比和使用，可以满足不同温度环境下的测量需求。0202第第2章章 热电热电偶的材料偶的材料 能测量较低温度范围，但不适合高温测量铜铜-铜镍合金铜镍合金0103适用于中温范围，是一种

5、常用的热电偶材料铁铁-铜镍合金铜镍合金02能测量更高温度范围，但价格昂贵铂铂-铑合金铑合金材料的选择材料的选择不同材料适合不同温度范围的测量测量温度范围测量温度范围各种材料的响应时间、灵敏度等不同，适合的精度也各异测量精度测量精度不同材料热电动势与温度的变化程度不同，也影响了测量精度热电动势热电动势不同材料的成本差异较大，也是选择材料的考虑因素之一材料成本材料成本铜铜铜铜-铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜铜-铜镍合金是一种常见的热电偶材料，其测量温度范围通铜镍合金是一种常见的热电偶材料，其测量温度范围通常在常在-2701300-2701300之间，适用于低温测量。铜之间，适用于低温测量。铜-

6、铜镍合金铜镍合金热电动势随温度变化的程度较大，但稳定性较差，易受氧热电动势随温度变化的程度较大，但稳定性较差，易受氧化、腐蚀等因素影响。化、腐蚀等因素影响。铂铂-铑合金的特点铑合金的特点铂-铑合金的测量温度范围通常在01700之间适合高温测量适合高温测量响应时间短，精度高热电动势稳定热电动势稳定性高性高因为材料成分中铂的含量较高成本较高成本较高铂-铑合金不易受环境气氛的影响耐腐蚀性好耐腐蚀性好测量范围测量范围测量范围测量范围较低温度较低温度高温度高温度中温范围中温范围响应时间响应时间响应时间响应时间较慢较慢较快较快适中适中精度精度精度精度一般一般较高较高一般一般不同热电偶材料性能对比不同热电偶

7、材料性能对比材料材料材料材料铜铜-铜镍合金铜镍合金铂铂-铑合金铑合金铁铁-铜镍合金铜镍合金铁铁-铜镍合金的特点铜镍合金的特点铁-铜镍合金是一种常用的热电偶材料，其测量温度范围通常在-401000之间，适用于中温范围的测量。铁-铜镍合金热电动势随温度变化的程度相对较小，响应时间较快，但精度比铂-铑合金低。选择合适的热电选择合适的热电选择合适的热电选择合适的热电偶材料偶材料偶材料偶材料选择合适的热电偶材料是保证测量精度的关键。选择时需选择合适的热电偶材料是保证测量精度的关键。选择时需要考虑测量范围、精度、响应时间、环境条件等因素，并要考虑测量范围、精度、响应时间、环境条件等因素，并充分了解不同材料

8、的特点和优缺点，以作出最优的选择。充分了解不同材料的特点和优缺点，以作出最优的选择。0303第第3章章 热电热电偶的工作原理偶的工作原理 热电偶的工作原理热电偶的工作原理热电偶是由两个不同材料的电极组成，通过热电效应产生电动势。热电偶的工作原理热电偶的工作原理通过测量热电偶电动势的变化来推算温度的变化。热电功率的计算热电功率的计算热电功率的计算热电功率的计算方法方法方法方法热电功率与温度差和电阻值有关。通过测量热电偶的电阻热电功率与温度差和电阻值有关。通过测量热电偶的电阻值来计算热电功率。值来计算热电功率。热电功率的计算方法热电功率的计算方法温度差越大，热电功率越大。与温度差有关与温度差有关电

9、阻值越小，热电功率越大。与电阻值有关与电阻值有关热电功率 (电阻值/温度差)x 热电偶系数热电功率的计热电功率的计算公式算公式 热电偶的优点热电偶的优点热电偶可以在-200至1800的温度范围内工作。测温范围广测温范围广热电偶可以在数毫秒内响应温度变化。响应速度快响应速度快高品质的热电偶精度可以达到0.1。精度高精度高 热电偶广泛应用于铁路、航空、汽车制造等行业的温度测量。工业领域工业领域0103热电偶用于体温计、手术过程中的实时温度监测等。医疗领域医疗领域02热电偶在化学、物理等实验中用于测量高温高压下的物质性质。实验室研究实验室研究温度范围温度范围温度范围温度范围-270 1372-270

10、 1372-210 1200-210 1200-270 400-270 400-270 1000-270 1000热电偶系数热电偶系数热电偶系数热电偶系数4110-6 V/4110-6 V/5210-6 V/5210-6 V/4410-6 V/4410-6 V/6810-6 V/6810-6 V/特点特点特点特点应用广泛，精度高应用广泛，精度高相对较小的温度范围相对较小的温度范围低温下稳定性好低温下稳定性好抗氧化能力强抗氧化能力强常用热电偶类型比较常用热电偶类型比较类型类型类型类型K K型型J J型型T T型型E E型型 0404第第4章章 热电热电偶的分偶的分类类 热电偶的分类热电偶的分类由

11、两个不同金属导体形成的焊接部位构成接触式热电偶接触式热电偶由热电偶传感器和辐射热源构成非接触式热电非接触式热电偶偶适用于-200 1000范围内的低温测量低温热电偶低温热电偶适用于1000 2300范围内的高温测量高温热电偶高温热电偶不同热电偶的适用范围不同热电偶的适用范围适用于0 1100范围内的常规测量K K型热电偶型热电偶适用于0 750范围内的常规测量J J型热电偶型热电偶适用于-200 350范围内的低温测量T T型热电偶型热电偶适用于0 800范围内的常规测量E E型热电偶型热电偶热电偶的构成热电偶的构成热电偶的构成热电偶的构成热电偶的构成由两种不同的金属线组成，通常是直径为热电偶

12、的构成由两种不同的金属线组成，通常是直径为0.51.0mm0.51.0mm的两根线通过焊接固定在一起，这就形成了热的两根线通过焊接固定在一起，这就形成了热电偶的探头。当热电偶的两端温度不同时，由于两种金属电偶的探头。当热电偶的两端温度不同时，由于两种金属热电势的差异，就可以通过测量电势差来计算出温差。热电势的差异，就可以通过测量电势差来计算出温差。热电偶适用于多种温度测量，且长期稳定性好通用性强通用性强0103热电偶结构简单，制造成本低，易于维护结构简单结构简单02热电偶响应速度较快，适用于对温度变化响应要求较高的场合响应速度快响应速度快测量范围（测量范围（测量范围（测量范围（）0 11000

13、 11000 7500 750-200 350-200 3500 8000 8000 12000 1200测量误差（测量误差（测量误差（测量误差（%）1.51.51.51.50.750.751.51.51.01.0价格价格价格价格中等中等便宜便宜便宜便宜中等中等贵贵不同热电偶的特点比较不同热电偶的特点比较热电偶类型热电偶类型热电偶类型热电偶类型K K型型J J型型T T型型E E型型N N型型 0505第第5章章 热电热电偶的偶的优优缺点缺点 热电偶的优点热电偶的优点能够快速、准确地测量温度精度高精度高在长时间使用中，温度测量结果稳定稳定性好稳定性好对温度变化的响应速度快响应快响应快适用于各种

14、温度场合和环境适用范围广适用范围广热电偶的缺点热电偶的缺点需要在干燥、无震动、无腐蚀、无电磁干扰的环境下使用对环境条件要对环境条件要求较高求较高受制于热电偶材料的特性，温度范围存在一定限制温度范围有限温度范围有限由于冷端温度不同，需要对输出信号进行补偿需要冷端补偿需要冷端补偿需要进行换算计算，易产生误差摄氏度和华氏摄氏度和华氏度的互换麻烦度的互换麻烦高精度热电偶高精度热电偶高精度热电偶高精度热电偶高精度热电偶具有极高的温度测量精度，通常用于需要高高精度热电偶具有极高的温度测量精度，通常用于需要高精度温度测量的场合，如医学、科研实验室等。它的响应精度温度测量的场合，如医学、科研实验室等。它的响应

15、速度快，长时间使用的稳定性好，但价格较为昂贵。速度快，长时间使用的稳定性好，但价格较为昂贵。用于流程控制、温度监测等工业自动化工业自动化0103用于发动机温度、排气温度等监测汽车制造汽车制造02用于炉温控制、反应温度检测等冶金、化工冶金、化工铁铜镍热电偶铁铜镍热电偶铁铜镍热电偶铁铜镍热电偶由铁极和铜镍极组成由铁极和铜镍极组成适用温度范围：适用温度范围：-40600-40600成本较低，适用于一般温度测量成本较低，适用于一般温度测量钨铼热电偶钨铼热电偶钨铼热电偶钨铼热电偶由钨极和钼铼极组成由钨极和钼铼极组成适用温度范围：适用温度范围：0230002300耐腐蚀，适用于高温、强腐蚀耐腐蚀，适用于高

16、温、强腐蚀环境环境钨钨锰热电偶钨钨锰热电偶钨钨锰热电偶钨钨锰热电偶由钨极和钨锰极组成由钨极和钨锰极组成适用温度范围：适用温度范围：0180001800耐腐蚀和氧化，适用于高温、强氧化环境耐腐蚀和氧化，适用于高温、强氧化环境常见热电偶材料常见热电偶材料贵金属热电偶贵金属热电偶贵金属热电偶贵金属热电偶由铂极和铂铑极组成由铂极和铂铑极组成适用温度范围：适用温度范围：-2701800-2701800精度高，适用于高温测量精度高，适用于高温测量热电偶的校准和使用热电偶的校准和使用注意事项注意事项热电偶在使用前需要进行校准，以确保温度测量的准确性。在使用过程中，要注意避免热电偶的金属进行弯折、扭曲、拉伸等

17、操作，同时还要注意防止热电偶的冷端与其他金属产生接触，以避免干扰影响测量结果。0606第第6章章 总结总结 热电偶的应用前热电偶的应用前热电偶的应用前热电偶的应用前景景景景热电偶作为一种重要的温度测量器具广泛应用于各个行业。热电偶作为一种重要的温度测量器具广泛应用于各个行业。随着科技的不断进步，热电偶的应用前景越来越广阔。随着科技的不断进步，热电偶的应用前景越来越广阔。石油化工石油化工石油化工石油化工催化剂反应温度监测催化剂反应温度监测管道温度差异检测管道温度差异检测能源能源能源能源核电厂的温度测量核电厂的温度测量火力发电的节能调节火力发电的节能调节军事军事军事军事导弹与飞行器发动机温度测量导

18、弹与飞行器发动机温度测量高速飞行器温度监测高速飞行器温度监测工业应用工业应用钢铁冶炼钢铁冶炼钢铁冶炼钢铁冶炼高温炉的温度测量高温炉的温度测量铁水质量和流量监测铁水质量和流量监测病人体温测量医疗医疗0103室内温度测量空调空调02发动机温度监测汽车汽车热电偶的组成热电偶的组成用于感受温度探头探头将探头和仪器相连引线引线将温度转换为电信号转换器转换器显示温度值显示器显示器热电偶的工作原理热电偶的工作原理热电偶的工作原理基于热电效应，即两种不同材质的导体在温度差的作用下会产生电动势。当热电偶的两个端点温度不同时，就会产生热电势，这个热电势可以通过电路转换为电压信号，从而测量温度。热电偶的优点热电偶的

19、优点可测量高温、低温等各种温度范围测量范围广测量范围广测量精度可达0.1精度高精度高长期使用不易变形、失效稳定性强稳定性强可在腐蚀性环境下使用耐腐蚀耐腐蚀热电偶的应用案热电偶的应用案热电偶的应用案热电偶的应用案例例例例热电偶的广泛应用可见于各行各业，如工业生产、医疗、热电偶的广泛应用可见于各行各业，如工业生产、医疗、汽车、家居等领域。如图所示，热电偶可用于高温炉的温汽车、家居等领域。如图所示，热电偶可用于高温炉的温度测量，在钢铁冶炼、石油化工等行业中有着重要的应用。度测量，在钢铁冶炼、石油化工等行业中有着重要的应用。0707第第7章章 参考文献参考文献 参考文献参考文献姚林 编著 化学工业出版

20、社 2014年热电偶原理热电偶原理及其应用及其应用B.D.McNicol,1960ThermocouplThermocouples and their es and their ApplicationsApplications D.W.Kenning,1974Modern Modern Techniques Techniques for for Temperature Temperature ControlControl 阅读材料阅读材料J.Cowan,1962ThermoelectThermoelectricity:An ricity:An Introduction Introduction

21、 to the to the PrinciplesPrinciplesJ.H.Westbrook,1962ThermoelectThermoelectricity in ricity in Metals and Metals and AlloysAlloysS.Takamatsu,1981ThermoelectThermoelectricity and ricity and Heat Heat Transport in Transport in MetalsMetals 热电偶原理热电偶原理热电偶原理热电偶原理热电偶是一种用于测量温度的装置，它是由两种不同的金热电偶是一种用于测量温度的装置，它

22、是由两种不同的金属导体组成的。这两种导体在温度不同的情况下产生的热属导体组成的。这两种导体在温度不同的情况下产生的热电势差可以测量出温度变化。电势差可以测量出温度变化。热电偶可以测量从极低温度到极高温度的范围。测量范围广测量范围广0103热电偶的结构简单，易于制造和维护。结构简单结构简单02热电偶响应速度快，可以快速地测量温度变化。响应速度快响应速度快热电偶的应用热电偶的应用热电偶的应用非常广泛，可以用于制造各种温度测量仪器，例如温度计、热电计等。同时，热电偶也可以用于工业自动化控制系统，例如控制炉温、控制液位等。J J J J型型型型常用于一般温度测量常用于一般温度测量测量范围：测量范围：-

23、210 1200-210 1200T T T T型型型型常用于低温测量常用于低温测量测量范围：测量范围：-270 400-270 400E E E E型型型型常用于高温测量常用于高温测量测量范围：测量范围：-270 1000-270 1000热电偶的种类热电偶的种类K K K K型型型型常用于高温测量常用于高温测量测量范围：测量范围：-200 1350-200 1350热电偶的制作热电偶的制作热电偶的制作热电偶的制作热电偶的制作一般是将两种不同的金属导体焊接在一起形热电偶的制作一般是将两种不同的金属导体焊接在一起形成一个环形结构，然后将其加热至一定温度进行退火处理，成一个环形结构，然后将其加热至一定温度进行退火处理，使其形成一个完整的热电偶。使其形成一个完整的热电偶。热电偶的注意事项热电偶的注意事项热电偶容易受潮，受潮后会影响测量精度。防止受潮防止受潮热电偶容易受到震动的干扰，会影响测量精度。防止震动防止震动热电偶需要定期校准，以保证测量精度。校准校准 THANKS 谢谢观看！