熱電塑料熱電高分子材料的應(yīng)用

利用熱電材料對溫度的靈敏性，是制造紅外線傳感器的核心之一，應(yīng)用于夜視儀、夜間報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警器，非觸點(diǎn)溫度計(jì)、熱光導(dǎo)攝像機(jī)等關(guān)鍵熱敏元件的制造。

具有熱電性能的聚合物稱為熱電高分子材料，許多具有壓電性能的高分子材料如聚偏氟乙烯也同時(shí)具有熱電性能。聚偏氟乙烯熱電薄膜在溫度變化1℃時(shí)約能產(chǎn)生10V電位。復(fù)合型高分子熱電材料是指兩種以上的材料經(jīng)復(fù)合構(gòu)成的具有熱點(diǎn)性質(zhì)的材料。主要是指由有機(jī)高分子熱電材料與無機(jī)熱電材料復(fù)合構(gòu)成的功能材料，如有聚偏二氟乙烯與酞酸鉛的復(fù)合材料，其熱電系數(shù)接近陶瓷熱電材料，由于復(fù)合機(jī)械性能和可加工性都能得到改善。與無機(jī)熱電材料相比具有質(zhì)輕易加工、耐沖擊性好等特點(diǎn)。

熱電現(xiàn)象是指當(dāng)材料的溫度發(fā)生變化時(shí)能夠產(chǎn)生電信號；同樣受到電壓作用時(shí)，這種材料能夠發(fā)生溫度變化；這種現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。熱電現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是因?yàn)闇囟鹊淖兓瘯共牧系臉O化強(qiáng)度發(fā)生變化，引起表面電荷變化，或者釋放出原先被屏蔽的電荷。

熱電堆是由多個(gè)熱電偶的串聯(lián)而成。

熱電堆的結(jié)構(gòu)：輻射接收面分為若干塊，每塊接一個(gè)熱電偶，把它們串聯(lián)起來，就構(gòu)成熱電堆。按用途不同，實(shí)用的熱電堆可以制成細(xì)絲型和薄膜型，亦可制成多通道型和陣列型器件。

熱電堆是一種熱釋紅外線傳感器 ，它是由熱電偶構(gòu)成的一種器件。它在耳式體溫計(jì)、放射溫度計(jì)、電烤爐、食品溫度檢測等領(lǐng)域中，作為溫度檢測器件獲得了廣泛的應(yīng)用。

由兩個(gè)或多個(gè)熱電偶串接組成，各熱電偶輸出的熱電勢是互相疊加的。

用于測量小的溫差或平均溫度。

熱電堆的結(jié)構(gòu)：輻射接收面分為若干塊，每塊接一個(gè)熱電偶，把它們串聯(lián)起來，就構(gòu)成熱電堆。按用途不同，實(shí)用的熱電堆可以制成細(xì)絲型和薄膜型，亦可制成多通道型和陣列型器件。

熱電偶是基于一種熱電效應(yīng)——Seebeck效應(yīng)來工作的溫差電元件。

熱電偶主要有半導(dǎo)體熱電偶和金屬熱電偶兩大類。雖然半導(dǎo)體的Seebeck效應(yīng)比金屬的強(qiáng)得多，但是在較高溫度下使用的熱電偶則往往是金屬熱電偶。

基本結(jié)構(gòu)和工作原理

把兩根不同材料的兩個(gè)端頭焊接（電焊、銅焊或錫焊）起來，即構(gòu)成一個(gè)熱電偶。當(dāng)一個(gè)端頭較熱、另一個(gè)端頭較冷時(shí)，由于Seebeck效應(yīng)即將在熱電偶的開路端產(chǎn)生出溫差電動勢（在閉路熱電偶中產(chǎn)生出溫差電流）；因?yàn)楫a(chǎn)生的溫差電動勢與兩個(gè)端頭之間的溫度差（溫度梯度）成正比（比例系數(shù)為Seebeck系數(shù)），所以，如果固定一個(gè)端頭（參考極）的溫度不變，那么由熱電偶的溫差電動勢大小即可得知另一個(gè)端頭（傳感器）的溫度，從而可把熱電偶作為溫度傳感器使用。

在用熱電偶檢測溫度時(shí)，首先需要把一個(gè)端頭固定在不變的參考溫度上，一般是采用0oC作為參考溫度（可方便的利用冰來得到），如果要求檢測精度不高時(shí)，也可采用室溫作為參考溫度。熱電偶的幾種連接方式（A和B是兩種不同的熱電偶材料，C是普通的金屬導(dǎo)線）：（a）是將一種熱電材料斷開；（b）和（c）都是采用了另外的常規(guī)導(dǎo)線來代替熱電材料，以延長長度；（d）是用室溫作為參考溫度。Vs是溫差電動

常用的熱電偶材料和特性

實(shí)際上使用熱電偶時(shí)需要考慮其工作溫度范圍和靈敏度（通常選取為5～90mV/oC）。幾種典型的金屬熱電偶的成分和使用溫度范圍，列出在表1中；金屬熱電偶的T、J、E、K、R、S、B等類型，分別采用不同成分的材料制成，并且它們的工作溫度范圍各異。相應(yīng)的典型金屬熱電偶的輸出溫差電動勢與溫度的關(guān)系。

熱電偶的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)實(shí)耐用、價(jià)格低廉、使用方便、覆蓋溫度范圍寬廣，故被廣泛地用作為溫度傳感器。

熱電偶的缺點(diǎn)：靈敏度較低；精度低；需要參考溫度；響應(yīng)速度慢（為ms數(shù)量級）。