防噴式鎧裝熱電偶的測溫原理是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng),這種熱電效應(yīng)有兩部分構(gòu)成:接觸電勢和溫差電勢。
一、接觸電勢
接觸電勢是熱電偶能夠測溫的主要原因。如同電子器件中的二極管pn結(jié)一樣,熱電偶的熱端是由兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體焊接在一起,由于導(dǎo)體密度的不同會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電子密度差,在這個(gè)密度差的作用下兩導(dǎo)體接觸面由于電子的擴(kuò)散速率不同就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的電場,當(dāng)接觸面溫度不變時(shí)電子擴(kuò)散會(huì)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,產(chǎn)生一個(gè)恒定的靜電場——接觸電勢。
同溫不同材質(zhì)下的接觸電勢
當(dāng)溫度恒定時(shí),接觸電勢大小只與熱電偶兩個(gè)導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。如同二極管的硅管與鍺管的導(dǎo)通電壓大小不同一樣,不同材質(zhì)組成的熱電偶在同一溫度下的接觸電勢是不一樣的。從而不同型號(hào)的熱電偶在同一溫度下的電勢不同,因此熱電偶分為很多型號(hào)和不同的使用范圍。
同材質(zhì)不同溫度下的接觸電勢
同一型號(hào)的熱電偶不同溫度下的接觸電勢不同,這是因?yàn)楫?dāng)熱電偶接觸端(兩導(dǎo)體焊接在一起)的電子擴(kuò)散在溫度變化時(shí)平衡會(huì)被打破,進(jìn)行新的電子擴(kuò)散達(dá)到新的平衡點(diǎn),此時(shí)兩導(dǎo)體產(chǎn)生的靜電場——接觸電勢與先前的電勢不在相同。如同二極管在不同溫度下的靜態(tài)參數(shù)不同一樣,此時(shí)熱電偶會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的電勢。
對(duì)于一個(gè)已經(jīng)制造好的成品熱電偶,其接觸電勢的大小與熱電偶接觸端的溫度成對(duì)應(yīng)關(guān)系,溫度高,電勢大,因此把這種接觸電勢叫做熱電勢。
二、溫差熱電勢
溫差電勢是熱電偶能夠表征溫度的主要原因。溫度是用來表征能量大小的一個(gè)人為規(guī)定的物理量,雖然有意義上的零點(diǎn),但與我們的生活相差太大,如同氣壓一樣我們平常所說的溫度零度是攝氏零度,是一個(gè)人為設(shè)定的零點(diǎn)。測溫儀表的信號(hào)需要一個(gè)基準(zhǔn)對(duì)照溫度才能把溫度復(fù)現(xiàn)出來,這個(gè)基準(zhǔn)就是我們?nèi)粘I钪兴玫降臄z氏零度。
熱電偶使用中產(chǎn)生的熱端接觸電勢,需要遠(yuǎn)傳到控制室內(nèi)進(jìn)行溫度復(fù)現(xiàn),溫度的復(fù)現(xiàn)需要基準(zhǔn)攝氏零度作為依據(jù),但控制室內(nèi)很難也無法做到恒定的零攝氏度的溫度基準(zhǔn),為保證熱電勢在傳輸中不發(fā)生溫度梯度變化失真,需要一個(gè)能夠把現(xiàn)場熱電勢延伸到控制室內(nèi)的措施——溫差電勢延伸。