すべての工業用熱電対の温度測定原理はゼーベック熱電効果に基づいており、閉ループによって生成される完全な熱電位は、温度差電位と接触電位の 2 つのコア部分で構成されます。 2 つの電位の生成メカニズムと動作規則を完全に理解することは、熱電対の本質的な動作特性の把握、測定誤差の正確な分析、機器の校正と使用の標準化、および高精度の工業用温度測定の理論的サポートを提供するのに役立ちます。-
接触電位は、2 つの異なる導体材料の接触によって生成される基本電位であり、熱電対の熱電位の主成分です。材料密度や電子密度が異なる2つの導体や半導体を密着させると、濃度差により自由電子が電子密度の高い材料から電子密度の低い材料へ拡散します。電子の継続的な拡散に伴い、接触表面の電荷分布は徐々に変化し、最終的には動的平衡状態に達し、接触表面に安定した電位差、すなわち接触電位が形成されます。接触電位の大きさは 2 つの導体の材料特性と接触点の温度に依存し、熱電対信号生成の基本条件となります。
温度差電位は、単一導体の温度勾配によって生成される補助電位であり、熱電対測定の精度に影響を与える重要な部分です。単一の独立した導体の場合、両端間に温度差がある場合、高温端の電子の移動速度は速くなり、低温端の電子の移動速度は遅くなります。-単一導体内部での電子のアンバランスな動きにより、ある電位差、つまり温度差電位が形成されます。導体材料が異なると電子活動と熱伝導率が異なるため、同じ温度勾配の下で生成される温度差電位の大きさも異なり、ループ全体の熱電位の直線性と精度に直接影響します。
接触電位と温度差電位の重ね合わせにより、熱電対閉ループの全熱電位が形成されます。熱電対が正常に動作している場合、2 つの接触点によって生成される接触電位と単一導体の温度勾配によって生成される温度差電位が連携して、安定した測定可能な電気信号を形成します。全熱電位と接点温度差の線形対応関係は専門機器により標準温度曲線に校正され、検出された熱電位信号から測定対象物の温度値を正確に計算できます。
実際の産業用途では、二重電位構成によって熱電対の校正および誤差制御基準が決まります。接触電位は材料マッチングが固定されている場合には安定かつ線形ですが、温度差電位は環境温度や導体長の影響を受けやすくなります。したがって、日常の保守・校正においては、温度差電位変動による誤差を低減するために、基準端温度を安定させ、導体の型式や長さを標準化する必要があります。二重電位メカニズムを理解することで、工業用温度測定の精度を効果的に向上させ、複雑な動作条件でも熱電対システムの安定した動作を保証できます。
