为什么所有热电偶类型的温度-电压曲线都通过原点?

电器工程 温度 热电偶
2022-01-20 18:37:18

所有热电偶类型的温度-电压曲线

请注意,图中的温度以°C 为单位,甚至不是°K。

0°C 是 1 个大气压下水温和冰温的分界线。为什么热电偶在 0°C 的温度下会给出 0V 电压?水和热电偶之间是否有任何关系,热电偶的设计是这样的,还是只是巧合?

4个回答

X 轴上的温度是两个热电偶结之间的温差。这不是绝对温度。如果两个结都处于 0 o C,则热电偶电压将为 0V。如果两个结都处于 100 o C,则热电偶电压仍为 0V。

热电偶中的电压是热电偶“热”和“冷”部分的温度差的函数。如果没有温差,则没有电压。有关详细信息,请参阅有关热电偶的维基百科。

这就是为什么为了获得绝对读数需要使用“冷端补偿”。

热电偶电压来自感应结和参考结之间的温差;参考结始终存在,可能是热电偶线与电压表的连接;请注意,黄铜、铜、电镀材料都会形成额外的中间结,如果它们处于统一的温度,这些中间结会相互抵消。热电偶表基于 0C 的参考结(冰点参考,惯例),这就是为什么这些表中的感测结温度在 0C 时均为 0V。Omega Engineering 网站上有关于热电偶的大量参考文档,其中解释了所有关于参考和中间结的信息。 http://www.omega.com/techref/

有多种温度补偿方法。一种是将参考结置于冰泥中,这是一个稳定且已知的参考点。另一种方法是产生一个电压来补偿实际的结温,这样测得的电压将是没有偏移的“工作台温度”。另一种方法是使用高于环境且稳定的结温,在这种情况下,可以使用固定偏移来进行补偿。虽然这听起来很复杂,但热电偶经常用于极端温度,并且可以使用低温电子方法完成参考结的准确测量或稳定。

之前的所有答案都说热电偶的电压是热端和冷端之间温差的函数。这是一个有点粗略的近似,并不完全正确。

例如,如果热端处于 100°C 而冷端处于 0°C,则电压将不会与热端处于 200°C 而冷端处于 100°C 的情况完全相同。对于 K 型热电偶,前者为 4.096mV,后者为 4.042mV。差异可能看起来很小(大约 1% 的误差),但在许多情况下它是不可忽略的。

按照惯例,在冷端温度为 0°C 时给出热电偶电压(因为使用冰浴很容易产生 0°C/32°F 的恒定准确温度)。Now, the voltage from a thermocouple with both ends at 0°C must be 0uV (should be obvious from thermodynamics/conservation of energy), so the graphs will always pass through 0 (when 0 is selected as the cold-junction temperature!) . 用°F 制作的图表通常通过 32,有时是 75°F。