工業熱電偶是一種常見且重要的溫度測量傳感器,廣泛應用于各類工業場景,其工作基于塞貝克效應。工業熱電偶
1821 年,德國物理學家托馬斯·約翰·塞貝克發現,將兩種不同材質的導體 A 和 B 連接成閉合回路,若兩個連接點處于不同溫度(分別設為 $T$ 和 $T_0$,且 $T>T_0$),回路中就會產生電動勢,這種現象被稱為塞貝克效應,該電動勢則被叫做熱電動勢。工業熱電偶
在工業熱電偶中,這兩種不同材質的導體就是熱電極。當熱端(測量端)與被測對象接觸,感受被測溫度 $T$,冷端(參考端)處于已知的恒定溫度 $T_0$ 時,基于塞貝克效應產生的熱電動勢 $E_{AB}(T, T_0)$ 與兩連接點溫度 $T$ 和 $T_0$ 有關,且在冷端溫度 $T_0$ 固定的情況下,熱電動勢 $E_{AB}(T, T_0)$ 只與熱端溫度 $T$ 成單值函數關系。即通過測量回路中的熱電動勢大小,就能依據事先標定好的函數關系,確定被測對象的溫度 $T$ 。
實際應用中,為保證測量準確性,需對冷端溫度進行處理。常見方法有冰浴法,將冷端置于 $0^{circ}C$ 的冰水混合物中;補償導線法,采用與熱電偶材料熱電特性相近的導線將冷端延伸到溫度相對穩定的地方;冷端溫度補償器法,利用不平衡電橋產生的電壓補償因冷端溫度變化引起的熱電動勢變化。工業熱電偶
正是基于塞貝克效應及對冷端溫度的妥善處理,工業熱電偶能夠可靠且準確地測量溫度,為工業生產的溫度控制與監測提供關鍵支持。