热电式传感器及其应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,第3章 生物医学传感器基础,,3.8,热,电,式传感器及其应用,,,主要内容,,,3.8.1,热敏电阻式传感器、,,3.8.2 PN,结温度传感器,,另：,,,热释电传感器,,石英谐振温度传感器,,热电偶,,,温度传感器的种类及特点,,接触式温度传感器,,,非接触式温度传感器,接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测其制造成本较高，测量精度却较低优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等1,．常用热电阻,,范围：,-,260,～＋,850℃,；精度：,0.001℃,改进后可连续工作,2000h,，失效率小于,1,％，使用期为,10,年2,．管缆热电阻,,测温范围为,-20,～＋,500℃,，最高上限为,1000℃,，精度为,0.5,级。

－）接触式温度传感器,3,．陶瓷热电阻,测量范围为,–200,～,+500℃,，精度为,0.3,、,0.15,级4,．超低温热电阻,两种碳电阻，可分别测量,–268.8,～,253℃,-,272.9,～,272.99℃,的温度5,．热敏电阻器,适于在高灵敏度的微小温度测量场合使用经济性好、价格便宜l,．辐射高温计,,用来测量,1000℃,以上高温分四种：光学高温计、比色高温计、辐射高温计和光电高温计2,．光谱高温计,,前苏联研制的,YCI—I,型自动测温通用光谱高温计,,,其测量范围为,400,～,6000℃,,它是采用电子化自动跟踪系统,,,保证有足够准确的精度进行自动测量二）非接触式温度传感器,3,．超声波温度传感器,,特点是响应快,(,约为,10ms,左右,),，方向性强目前国外有可测到,5000℉,的产品4,．激光温度传感器,,适用于远程和特殊环境下的温度测量如,NBS,公司用氦氖激光源的激光做光反射计可测很高的温度，精度为,1,％美国麻省理工学院正在研制一种激光温度计，最高温度可达,8000℃,，专门用于核聚变研究瑞士,Browa Borer,研究中心用激光温度传感器可测几千开,(K),的高温。

物理现象,,,体积热膨胀,,,电阻变化,温差电现象,导磁率变化,电容变化,压电效应,超声波传播速度变化,物质 颜色,P–N,结电动势,晶体管特性变化,可控硅动作特性变化,热、光辐射,种类,铂测温电阻、热敏电阻,热电偶,BaSrTiO,3,陶瓷,石英晶体振动器,超声波温度计,示温涂料 液晶,半导体二极管,晶体管半导体集成电路温度传感器,可控硅,辐射温度传感器 光学高温计,1.,气体温度计,2.,玻璃制水银温度计,,3.,玻璃制有机液体温度计,4.,双金属温度计,,5.,液体压力温度计,6.,气体压力温度计,1,．  热铁氧体,2,．,Fe-Ni-Cu,合金,,3.8.1 热敏电阻式传感器,,几乎所有物质的电阻率都随其本身温度变化而变化，这一物理现象称为,热电阻效应,,利用热电阻效应制成的温度敏感元件称为热敏电阻,,,,3,几种常见热敏电阻和探头的结构外形,,,3.8.1.1 金属热敏电阻,,大多数金属的电阻率都与温度成正比：,,T,0,时的电阻,T,0,时的电阻系数,T,0,时的电阻系数,T,时的电阻,金属的温度系数为正,,单晶半导体为正,,陶瓷半导体的为负,,铂热敏电阻,,铂电阻的阻值和温度之间的关系接近线性：,,0~630,0,C,,,,,,-200~0,0,C,,,,3.8.1.2 半导体热敏电阻,,半导体热敏电阻分为三种类型：,,PTC,,施主掺杂的钛酸钡（,B,a,T,i,O,3,）,陶瓷，通过适当的工艺加工所获得的半导体，都具有某个临界温度以上出现,阻,-,温,集聚变化的,PTC,效应。

个基本特性及应用,,电阻—温度特性,,把温度变化转换为电信号取出来，从而进行温度检测、指示、控制、补偿和火灾报警,,原料：,S,r,O、T,i,O,2,、P,b,O、N,b2,O,5,、S,i,O,2,等,,特性曲线：电阻值随温度变化而改变,,,,电压—电流特性,,如图所示，在转折点,B,前的,AB,段，电流与电压成正比，类似与普通电阻特性；,,在转折点,B,后的,BC,段，随着功耗增大，温度升高导转折点时，阻值急剧上升，电流随着电压的上升而下降，,,在转折点附近阻体所耗散的功率恒定应用：在电流最大值和功率恒定部分，作为,恒温发热体,，如卷发器，暖风机，限流器以及液面报警器等电流—时间特性,,电流持续一定的时间,t,a，,然后急剧减小,I,a,-I,b,应用：利用电流与时间延迟特性具有最大初电流和急剧连续衰减部分，,可用于启动元件、消磁元件、过流保护、定时器等,,,NTC型,,NTC,陶瓷的晶相结构都属于,尖晶石,结构，,,化学通式,AB,2,O,4,,导电机制：通过可变价的导价金属离子之间的电子交换，属,P,型半导体；,,其载流子的浓度与晶格中各种缺陷浓度有关电阻温度特性：,电阻温度系数：,,NTC热敏电阻,,,3.8.1.4,半导体热敏电阻的线性化,在精密温度测量中,,,热敏电阻非线性温度特性影响测温精度。

在一定温度范围内,,,有两种方法线性化,,用,恒流源供电,，热敏电阻两端电压作温度指示,,,则用一适当的电阻,Rp,与热敏电阻,R,T,并联进行线性化,,,如下图,(a),所示以,恒压源供电,,,把热敏电阻的电流作为温度指示,,,在,R,T,上,串联电导,Gs,进行线性化,，如下图,(b),所示线性化,(a),并联电阻,,,,,,(b),串联电导,,,,在曲线的拐点附近，曲线近似为线性，因此把,测量温度范围的中点,Ti,设在拐点,处根据拐点处热敏电阻,R,T,的值，选择并联电阻,Rp,，,Rp,计算公式推导：,,由于,R,T,= R,0,e,B/T,,,故,,,,对上式求两阶导数并使之等于零得到：,,,,即：,,,,,式中,R,Ti,为热敏电阻在中点温度,Ti,的阻值,,,类似地,,,很容易求出所需串联电阻的阻值,Rs:,,,,,,,,其中,G,Ti,为热敏电阻在中点温度,Ti,的电导,,,,线性化将使温度系数减小,并联后的温度系数为,α,P,,,通过对,R,式微分可得出：,,,,与并联前比较，温度系数,α,P,减小了,1/(1+R,Ti,/R,P,),倍,,,在高精度测温中,,,用数字技术进行线性化。

5.热敏电阻测温电路,,,R,t,为热敏电阻，,,Rs,用于电导,-,温度特性线性化,,W,1,50mV,电压源调节,,W,2,温度,0℃,时使输出为零,,输出电压,U,0,与,Rs,和,R,t,串联的电导成正比,,,热敏电阻在生物医学测量中的应用,在生物医学测量中,,,如口腔型，表面型和注射针型探头等以半导体热敏电阻为温度敏感元件呼吸传感器,：用胶布固定在病人鼻孔出口处,,,进行呼吸率的连续检查,,,3.8.2 PN结型温度传感器,,半导体物理知识知道,,PN,结的伏安特性与温度有关,,,利用,PN,结这一特性，可制成各种,PN,结型温度传感器典型的,PN,结型温度传感器：有,二极管，三极管和集成电路温度传感器,PN,结型温度传感器最大优点是输出特性呈线性，测温精度高二极管温度特性：,,,,,α,与温度无关的常数,;,,γ,与迁移率有关的常数,(,一般,γ=1.5,～,3);,,Ego,绝对零度,(OK),的材料禁带宽度,,lnT,的变化相对,T,变化可忽略不计,,只要,I,F,恒定,,,二极管正向电压,V,F,是温度,T,的线性函数,,,3.8.2 PN结型温度传感器,,3.8.2.1 二极管温度传感器,,3.8.2.1 二极管温度传感器,,理想二极管，伏安特性：,饱和电流可由下式求得：,两边取对数，把,Is,带入，求得,V,F,的表达式,？,,,二极管温度传感器电原理图,,,,,,,,,I,F,为恒流源,,,一般,10,～,100μA,。

调节,R,3,和,R,2,改变输出灵敏度和零电位,,,以得到摄氏和华氏温度显示2.,三极管温度传感器,NPN,型晶体三极管的基极,-,发射极电压,V,BE,和温度,T,的关系为,:,,,,,V,BE,= Ego/q – (KT/q)ln(αT,γ,/I,C,),,,,,式中,: α,为与温度无关的常数,,,但与结面积和基区宽度有关,;,,Ego,为,OK,下硅的禁带宽度,,,,γ,为常数,,,其值一般在,3,～,5,之间如果集电极电流,Ic,为常数,,,则,V,BE,仅随温度单调和单值变化三极管温度传感器是负温度系数温度传感器三极管温度传感器基本电路,,,,,,,温敏三极管为负反馈元件,,,电流,Ic=Vcc/Rc,，,Ic,恒定,,,,,V,BE,与,T,近似线性,,,,改变导通电阻，得到输出电压,,集成电路温度传感器,集成电路温度传感器是将温敏三极管,(,一般为差分对管,),及其外围电路集成在同一芯片上的集成化,PN,结温度传感器这种传感器线性好,,,精度高,,,互换性好,,,使用方便,,,其工作温度范围一般为,-50,～,+150℃,集成电路温度传感器按输出分为：电压型和电流型,,,典型电压型集成温度传感器有：,μPC616A/C,LM135,AN6701,等,,,典型电流型集成温度传感器为,AD690,。

精密电压输出型集成温度传感器,LM135,,是一种两端器件,,,其输出电压正比于温度,,,,灵敏度：,1OmV/K,,电流：,0.4,～,5mA,,1OkΩ,电位器 定标,,AD590,电流输出型 集成温度传感器,,,,,,,,I-V,特性 最简单的温度计电路,,,电流随温度变化的恒流源,,,灵敏度为,1μA/K,,精度达土,0.5℃,,线性误差小于土,0.5℃,AD590,用于电炉内部恒温控制,,,,,,3.8.4 热辐射温度传感器,,非接触式温度测量则是根据物体辐射温度的测量原理实现的在生物医学测量中应用范围非常广泛例如医用红外热像仪,,,它可用于人体多个部位,(,头部、颈部、心血管、脊椎、四肢血管、乳腺、前列腺、胃肠道等,),和多种疾病,(,疼痛,,,乳腺癌、肺肝癌、胰腺癌、血管瘤等肿瘤,,,烧伤、放射线灼伤等,),的诊断医用红外热像仪一般由：镜头、红外探测器、信号处理单元和显示部分组成,,只要温度高于绝对零度，物体都由一定波长的电磁波辐射，热辐射温度检测就是基于这个原理实现温度测量的红外热图,正常人头部远红外热图,,正常的人体上部远红外热像，锁骨处及淋巴处代谢旺盛，出现正常均匀的热区，两乳正常温度微低,,,红外热图,正常人体的腹部，两侧温度分布基本对称，脐部为正常的热区，脂肪厚的地方温度较低，两乳为正常微冷区,,正常人的腿部，双腿基本对称，双足由于负重过久而血流不畅，导致低温。

红外热图,在乳腺早期癌变,尚未形成明显的肿块时，,其局部组织即会产生相应的变化，如局部血管增生、扩张、迂曲（热图显示为血管倒粗或环状和网状血管），局部组织代谢旺盛，其温度即可升高箭头处即为乳腺癌区红外热图,左乳确诊乳腺癌，远红外热像显示，血管明显增粗、代谢旺盛整体温度明显高于右乳乳窝处的热区为正常的升温红外热图,左侧热图为一乳腺癌患者，内部有明显的肿块，已经坏死，右边为,X,光图片，互相印证，,X,光中的亮的部分为已经坏死的肿瘤红外热图,静脉曲张患者的腿部远红外热像，血管明显增温、增粗，箭头所指处尤为明显红外热图,脉管炎患者的腿部远红外热像图，患腿由于血管疾病而血流不畅，导致低温红外热图,静脉炎是静脉血管发炎，热图表现为局部热区明显扩大脉管炎是中小动脉血管壁发炎引起的肢端发凉，坏疽，从热图反应手足部及前下肢温度偏低红外热图,左膝关节软组织炎热图显示左膝关节局部团状增温（箭头所示），温差,0.7,～,1.2℃,不等红外热图,某些糖尿病患者会出现一种称之为“糖尿病足”的并发症它的病理变化是糖尿病后期全身性血管狭窄，尤其以下肢血管狭窄为甚，血管明显减少，,致使局部组织缺血缺氧,，最后发展为不可逆的组织坏死，不得不进行外科截肢手术。

红外热图,雷诺氏病，双手缺血，温度较正常温度低,2,～,3℃,手指与手背温差梯度较大手指平均温度较手背平均低,2,～,3℃,红外热图,雷诺氏病，双手弥漫性高温充血，手指的平均温度较手背温度高,2,～,3,度手指与手背温度呈异常的反相性热图像分布红外热图,腱鞘炎，热图显示：右手第五掌骨病灶区温度增高，范围局限，温差,0.8,～,1.2℃,红外热图,脑血栓患者的远红外热图，该患者热像检查显示： 左颈动脉的分支颞浅动脉、上颌动脉面动脉所分布区域（前额区、两侧区、面颊级口周）均呈低温缺血状，提示左颈动脉附壁血栓形成红外热图,强直性脊柱炎（,AS),患者的脊背热像图，以后正中线的棘突为中心的自颈背至腰骶部的,异常热区,，如同一条彩带红外热图,腰肌劳损，腰椎体两旁韧带呈条索状增温，病变范围局限（箭头所示），温差在,0.7,～,1.0℃,红外热图,肝癌患者的腹部远红外热像图，肝部明显代谢旺盛，温度升高，此人的右乳也有些增生迹象红外热图,颈椎病热图，能显示出相应骨赘压迫椎动脉，即椎间盘变性变薄后椎动脉发生弯曲致,局部血流量减少,（呈低温区）或骨赘刺激交感纤维或星状神经节，引起椎动脉收缩，呈局部供血不足，并致其所辖部位营养障碍。

基本临床应用,静脉摄影,,结合常规的摄影技术红外摄影方法可以显示出,静脉曲张,的特征性异常表现它表现为在正常小腿上能见到比较细直的分枝，形成多边形的网状结构在静脉曲张病例中，常见到蜿蜒弯曲的分枝增粗成静脉小岛，它在红外照片中清楚地显示出来，而用普通摄影或肉限是看不出来的基本临床应用,血液循环的研究,,利用红外照片来记录,乳房和腹部浅表静脉,的图形和大小变化，可以研究血液运行状况例如，初产妇和多产妇在妊娠时，红外照片上的血流状况是不一样的由于血液中各种成分对红外光的吸收作用不同，可作临床疾病的更深入研究肾上腺索对正常人和高血压病人有影响，这可从指甲的红外照片上反映出来此外，红外照片还可探索结核菌素和其它皮肤试验的反应基本临床应用,透照技术,,采用黑白和彩色红外透照技术检查儿童头颅疾病，不仅毫无痛苦，而且比脑室造影检查安全其中彩色红外透照方法特别有价值因为它可以同时把可见光和红外光的透射部分记录下来，而且在照片上显示出重要的颜色差别用这种方法可以将脑积水与更为严重的脑内积水加以监别基本临床应用,肝病理学,,红外摄影对肝硬化的诊断有很大帮助，它可以把肝硬化与肝癌等区别出来早期的肝硬化，没有明显的侧支循环而晚期的肝病中有非常清晰的分枝静脉图像，成为肝硬化病症的特征。

肿瘤的研究,,应用红外摄影技术常可以发现肿瘤生长在,体表上或接近体表,的早期恶性肿瘤，其周围会有血管增多或异常条纹，它表示了肿瘤血液的供给有不同程度的增加这可作为确定有否恶性瘤的辅助手段基本临床应用,乳腺癌,,临床上已证实，,乳腺癌,在红外照片上显示为供血增多，病变一侧可清晰看到肉眼不能见到的静脉充血皮肤病学,,红外摄影首先用于医学方面的是检查皮肤疾病，它可以提供浅表痂皮下面愈合过程和皮下静脉情况红外热图诊断方法,代谢旺盛、血液循环丰富的疾病：,,炎症、肿瘤等可出现较高温的热图，恶性肿瘤转移和可能发生转移的新部位热图，异常的高温区常高于临界部,0.7℃,以上并可见多处点、团状热图像，,,劳损等可出现低于急性炎症的热图；,,代谢循环功能低下，局部缺血的热图如：,,栓塞、微循环下降、积液、其局部血液循环破坏后则表现为明显的低温热图红外热图分析,统一的特定温度条件下：,20℃,,对称部位比较,,全身综合分析,,生理解剖系统分析,,结合主述、病史、查体、特殊检查综合判定,,自身相比较、与他人相比较,,红外热图诊断标准（室温在,20℃,左右）,炎症：患部温度比周围正常组织增高,0.5℃,～,0.7℃,。

溃疡：患部温度比周围正常组织增高,0.7℃,～,1.0℃,癌变：患部温度比周围正常组织增高≥,1.0℃,低温区：病变区域与健侧相比温差,>-0.2℃,,高温区：,>1.2℃,,常温区：双锁骨上、头、下腰、后颈背部、手、双液下、肘窝、双髂腹股沟（人体表浅血管和散热多的部位一般会出现较健侧高的热区）,,血管影像：增粗、中断、团状（瘤）、扭曲（压迫）、卫星影像（恶性瘤）,,区表现形式：片状、条状（强直性脊状炎）、带状、次热区、点状、不规则红外热图诊断标准,正常热图（靠大量实践,:,年轻、年老功能判定）：指人体组织双侧对比温度基本相等，温差小于,0.2℃,， 血管影像清晰、双侧对称良性热图（低温差热图）：指患病处与,0.2℃,～,0.7℃,之间，患侧血管影像稍增粗,,,但双侧对称异常热图（多样性）：指患病处与对侧相应部位正常组织相比较，温差范围在,0.8 ℃,～,1.2℃,之间，患侧血管影像明显增粗，增多、但仍对称该热图疑恶变，嘱病人随诊恶性热图（高温差热图）：指患病处与对侧相应部位正常组织相比较，其温差大于,1.2℃,以上，血管影像增粗，中断、成团、扭曲等，双侧明显不对称1,．热辐射温度检测原理,,只要温度高于绝对零度，物体都有一定波长的电磁辐射，或者说能量辐射，热量辐射等。

辐射温度检测就是基于这个原理实现非接触式温度测量2.,热辐射探测器,,热辐射探测器有不同种类，采用晶体，陶瓷和半导体等材料作感应元件工作波长在,0.1µm,～,20µm,的红外光区域，也称为红外探测器补充1： 热释电传感器,,某些晶体（例如硫酸三苷肽、锆钛酸铅镧、透明陶瓷和聚合物薄膜 ）在温度变化时，发生,电极化,均匀加热晶体的某些方向上会产生等量异号的电荷冷却晶体时，电荷变化与加热时相反这种现象称为热释电效应,温度变化，使晶体结构在某些方向上，正负电荷重心不重合，产生了自发极化，自发极化矢量的方向由负电重心指向正电重心热释电传感器是一种热辐射探测器，用于非接触式温度测量热释电传感器是指某些晶体在温度变化时会发生电极化温度升高则在晶体某些方向产生等量异号电荷冷却时电荷变化与加热时相反电荷的积累与温度的变化相对应这种现象称为热释电效应,,吸收红外波段为,10µm,在端面上敷以电极,,,并接上负载电阻,,,有电流流过，在负载,R,两端有交流电压输出温度为,T,的物体，单位面积所辐射的能量：,,,,,,斩波器：对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光,,热辐射,设温度变化率为,dT/dt,,电极面积为,A,,束 缚电荷面密度等于,Ps,，,Ps,对时间的化率为,dPs/dt,,则输出电流,ΔI,为,:,,,,,ΔI,正比于温度变化速率,,,,热辐射探测器结构和等效电路如图,:,,,,,,,,,,,输入端是一个窗口，让经调制的热辐射进入产生电荷，,,经过一个场效应管收集电信号输出，输出端是场效应管的漏极,D,,源极,S,和公共地端,E,,,热辐射测量仪的构成原理,,由光学系统，斩波器，红外探测器，放大器等组成测量系统，,,测量系统获取红外信号。

为斩波器提供脉冲信号的脉冲发生器，工作脉冲频率,1.2Hz,获取斩波器表面温度的基准温度测量，采用热敏传感器测量温度热辐射测量仪采样时序图,,,,热辐射探测器只能检测温度差，不能直接测量物体的温度，采用斩波器后，热辐射探测器接收的信号就是被测物体与斩波器表面的温度差，,,每个周期,T,内，,A/D,转换器采样两次，第一次为,t1,时间间隔，,A/D,转换器采样物体辐射信号第二次为,t4,时间间隔，,A/D,转换器采样斩波器表面的温度采样各信号送计算机处理，计算机考虑不同物体具有不同辐射率，修正计算以便得到精确的结果辐射率,,,例如水为,0.95,,人体皮肤为,0.98,，石英玻璃为,0.75,,塑料为,0.95,等红外辐射探测应用于各类辐射计、光谱仪及红外和热成像方面医疗仪器中用于非接触测温和热像图仪器方面热像图法适用于诊断乳腺癌、皮肤癌、甲状腺癌、末梢血管闭塞或狭窄等各种疾病由于它实现非接触温度测量和热成像，所以具有广阔的应用前景补充2 石英谐振器温度传感器,,使用石英晶体的数字测温系统，是利用某种特殊切割的石英谐振器，其谐振频率与温度的线性关系，把温度转换成频率，以获得数字输出装置。

利用一个温度受控的基准振荡器与检测振荡器混频，差频信号由滤波器滤除，在一定的时间间隔内计数，可得到一个与温度成正比的数字输出补充,3,热,电,偶式传感器,热电偶传感器的简介,,,热电偶传感器的基本定则,,,若电偶传感器的测量,,,1 金属热电偶传感器,,,据此，赛贝克发现和证明了,两种不同材料的导体,A,和,B,组成的闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势这种物理现象称为,热电效应,两种不同材料的导体所组成的回路称为,“热电偶”,，组成热电偶的导体称为,“热电极”,，热电偶所产生的电动势称为热电势热电偶的两个结点中，置于温度为,T,的被测对象中的结点称之为,测量端，又称为工作端或热端,；而置于参考温度为,T0,的另一结点称之为参考端，又称自由端或冷端我们用毫伏表代替指南针，来演示赛贝克的实验当热电偶两个结点的温差小的时候，即使它们均被加热，毫伏数仍较小；两个结点的温差越大，电动势就越大；当“热端的温度低于”冷端时，毫伏数为负值1821,年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个,接触点,（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小。

显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关2,、热电偶温度测量原理,回路中所产生的电动势，叫热电势,,热电势由两部分组成,:,,接触电势,,温差电势,,由于不同金属间的电子浓度不同,造成的电子扩散:高浓度金属向低浓度金属扩散,直到两者达到动态平衡为止.,接触电势原理图,+,A,,B,,T,,e,AB,(,T,),,-,E,AB,(,T,)——,导体,A,、,B,结点在温度,T,时形成的接触电动势；,,e,——,单位电荷，,e,=1.6×10,-19,C,；,,,k,——,波尔兹曼常数，,k,=1.38×10,-23,J/K,,；,,N,A,、,N,B,,——,导体,A,、,B,在温度为,T,时的电子密度接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关1,）,.,两种导体的接触电势,,A,,e,A,(,T,,,T,o,),T,o,,T,,e,A,(,T,，,T,0,)——,导体,A,两端温度为,T,、,T,0,时形成的温差电动势；,,T,，,T,0,——,高低端的绝对温度；,,σ,A,——,汤姆逊系数，表示导体,A,两端的温度差为,1℃,时所产生的温差电动势，例如在,0℃,时，铜的,σ,=2μV/℃,。

2,）,.,温差电势,温差电势原理图,,由导体材料,A,、,B,组成的闭合回路，其接点温度分别为,T,、,T,0,,,如果,T,＞,T,0,，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：,T,0,T,e,AB,(,T,),e,AB,(,T,0,),e,A,(,T,,,T,0,),e,B,(,T,,,T,0,),A,B,3,）,.,回路总电势,N,AT,、,N,AT0,——,导体,A,在结点温度为,T,和,T,0,时的电子密度；,N,BT,、,N,BT0,——,导体,B,在结点温度为,T,和,T,0,时的电子密度；,,σ,A,,、,σ,B,——,导体,A,和,B,的汤姆逊系数实践证明，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势，温差电动势只占极小部分，可以忽略不计，故式可以写成,,,E,AB,(,T,,,T,0,)=,E,AB,(,T,)-,E,AB,(,T,0,)=,f,(,T,)-C=,g,(,T,),由于,N,A,、,N,B,是温度的单值函数,在工程应用中，常用实验的方法得出温度与热电势的关系并做成表格，以供备查由公式可得：,E,AB,(,T,,,T,0,)=,E,AB,(,T,),-,E,AB,(,T,0,),,=,E,AB,(,T,),-,E,AB,(0),-,[,E,AB,(,T,),-,E,AB,(,T,0,)],,=,E,AB,(,T,，,0),-,E,AB,(,T,0,，,0),热电偶的热电势，等于两端温度分别为,T,和零度以及,T,0,和零度的热电势之差。

4),导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关如果使,E,AB,(,T,0,)=,常数，则回路热电势,E,AB,(,T,，,T,0,),就只与温度,T,有关，而且是,T,的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理3),只有当热电偶两端温度不同,,,热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生1),热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关2),只有用不同性质的导体,(,或半导体,),才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当,A,、,B,两种导体是同一种材料时，,ln(N,A,/N,B,)=0,，也即,E,AB,(,T,，,T,0,)=0,结论,(4,点,),：,,热电效应的计算,,基本公式：,测量系统方程：,A,、,B,的贝塞克系数,式中：,α,、,β,均为热电偶常数,,,T1,为第一接触点的被测温度,,,T2,为第二个接触点的参考温度（通常为,0oC,）,,常用的材料,β,较小，故在温差不大的情况下，近似成线性关系热电偶原理图,T,2,T,1,A,B,热端,冷端,,。