熱電偶（thermocouple）它是溫度測(cè)量儀器中常用的溫度測(cè)量元件。它通過電氣儀器(二次儀器)直接測(cè)量溫度，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)信號(hào)，轉(zhuǎn)換為被測(cè)介質(zhì)的溫度。由于需要，各種熱電偶的形狀通常非常不同，但其基本結(jié)構(gòu)大致相同，通常由熱電極、絕緣套筒保護(hù)管和接線盒組成，通常與顯示儀器、記錄儀器和電子調(diào)節(jié)器一起使用。

工作原理

當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體時(shí)，A和B當(dāng)兩端相互連接時(shí)，只要兩端溫度不同，一端溫度就是T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為T0 ，稱為自由端(也稱為參考端)或冷端，會(huì)在電路中產(chǎn)生與導(dǎo)體材料和兩個(gè)連接點(diǎn)溫度相關(guān)的電勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，由兩個(gè)導(dǎo)體組成的電路稱為熱電偶，這兩個(gè)導(dǎo)體稱為熱電極，動(dòng)態(tài)稱為熱電勢(shì) 。

熱電勢(shì)由兩部分電勢(shì)組成，一部分是兩個(gè)導(dǎo)體的接觸電勢(shì)，另一部分是單個(gè)導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。

熱電偶電路中熱電位的大小僅與導(dǎo)體材料和兩個(gè)接頭的溫度有關(guān)，而與熱電偶的形狀和尺寸無關(guān)。當(dāng)熱電偶的兩極材料固定時(shí)，熱電位是兩個(gè)接頭的溫度t和t0.函數(shù)差

這種關(guān)系在實(shí)際測(cè)溫中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槔涠藅0恒定，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)只隨熱端（測(cè)量端）溫度的變化而變化，即一定的熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)于一定的溫度。我們可以通過測(cè)量熱電勢(shì)來測(cè)量溫度

熱電偶測(cè)溫的基本原理是由兩種不同成分的材料導(dǎo)體組成，

當(dāng)兩端有溫度梯度時(shí)，電流通過電路。此時(shí)，兩端之間存在電勢(shì)-熱電勢(shì)，即所謂的塞貝克效應(yīng)（Seebeck effect）。兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于恒溫下。根據(jù)熱電勢(shì)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，制作熱電偶分度表；自由端溫度為0℃不同的熱電偶有不同的分度表。

當(dāng)?shù)谌N金屬材料連接到熱電偶電路時(shí)，只要兩個(gè)接頭的溫度相同，熱電偶產(chǎn)生的熱電位就會(huì)保持不變，即不受第三種金屬接入電路的影響。因此，當(dāng)熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，可以連接到測(cè)量儀器，測(cè)量熱電勢(shì)后，可以知道測(cè)量介質(zhì)的溫度。當(dāng)熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，其冷端（測(cè)量端為熱端，通過導(dǎo)線連接到測(cè)量電路的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢(shì)的大小與測(cè)量溫度有一定的比例。在測(cè)量過程中，冷端（環(huán)境）的溫度發(fā)生變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。采取一定措施補(bǔ)償冷端溫度變化的影響，稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。與測(cè)量儀器連接的特殊補(bǔ)償導(dǎo)線。

熱電偶冷端補(bǔ)償計(jì)算方法：

從毫伏到溫度：測(cè)量冷端溫度，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的毫伏值，再加上熱電偶的毫伏值，轉(zhuǎn)換溫度；

從溫度到毫伏：測(cè)量實(shí)際溫度和冷端溫度，分別轉(zhuǎn)換為毫伏值，相減后得到毫伏值，即得到溫度。

各種類型的熱電偶溫度如何計(jì)算？

一、S型熱電偶：鉑銠10-鉑熱電偶，溫度范圍0~1300℃；

優(yōu)點(diǎn)：

1.耐熱性、穩(wěn)定性、再現(xiàn)性好、精度優(yōu)越；

2.耐氧化、耐腐蝕、濁度好；

3.可作為標(biāo)準(zhǔn)使用。

缺點(diǎn):1。熱電勢(shì)值小，補(bǔ)償導(dǎo)線誤差大；

二、價(jià)格高；

3.恢復(fù)脆弱的氣體環(huán)境。(尤其是氫和金屬蒸汽)

二、R型熱電偶：鉑銠13-鉑熱電偶，溫度范圍0~1300℃；

優(yōu)點(diǎn)：

1.耐熱性、穩(wěn)定性、再現(xiàn)性好、精度優(yōu)越；

2.耐氧化、耐腐蝕、濁度好；

3.可作為標(biāo)準(zhǔn)使用。

缺點(diǎn)：

1.熱電勢(shì)值小，補(bǔ)償導(dǎo)線誤差大；

2.氣體環(huán)境脆弱(尤其是氫和金屬蒸氣)；

4.價(jià)格比S高。

三、B型熱電偶：鉑銠30-鉑銠6熱電偶，溫度范圍0~1600℃；

優(yōu)點(diǎn):1。耐氧化、耐腐蝕、濁度好；

2.常溫下熱電勢(shì)小，無需補(bǔ)償導(dǎo)線；

3.優(yōu)良的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度R類型。

缺點(diǎn)：

1.中低溫域熱電極小，600℃ 以下測(cè)定溫度不準(zhǔn)確

2.熱電勢(shì)值小，熱電勢(shì)線性差；

3.價(jià)格比S分度貴；

四、K型熱電偶：鎳鉻-鎳硅熱電偶，溫度范圍0~1300℃；

優(yōu)點(diǎn)：

1.熱電勢(shì)線性好；

2、1000℃耐氧化性好；

3.金屬熱電偶穩(wěn)定性好。

缺點(diǎn)：

與貴金屬熱電偶相比，熱電動(dòng)勢(shì)變化較大；

2.不適合恢復(fù)氣體環(huán)境；

3.短范圍排序會(huì)影響誤差。

五、N型熱電偶：鎳鉻硅-鎳硅熱電偶，溫度范圍-270~1300℃；

優(yōu)點(diǎn)：

1、1200℃以下耐氧化性好。

2.熱電動(dòng)勢(shì)直線性好。

缺點(diǎn)：

1.不適用于還元性氣體環(huán)境

2.與貴金屬熱電偶相比，熱電動(dòng)勢(shì)變化較大。

六、E型熱電偶：鎳鉻硅-康銅熱電偶，溫度范圍-270~1000℃

優(yōu)點(diǎn):1。熱電偶中感覺較好；

與J相比，耐熱性好；

3.適用于氧化氣體環(huán)境。

4.低價(jià)

缺點(diǎn)：不適用于恢復(fù)氣體環(huán)境

七、J熱電偶：鐵-康銅熱電偶，溫度范圍-210~1000℃；

優(yōu)點(diǎn)：

1.可用于還元性氣體環(huán)境

2.熱電動(dòng)勢(shì)比K熱電偶大20%。

3.價(jià)格便宜，適合中溫區(qū)。

缺點(diǎn)：易生銹，再現(xiàn)性差。

八、T熱電偶：銅-康銅熱電偶，溫度范圍-270~400℃；

優(yōu)點(diǎn)：

1.熱電動(dòng)勢(shì)直線性好。

2.低溫特性好

3.再現(xiàn)性好，精度高。

缺點(diǎn)：

1.使用溫度限制低。

2.熱傳導(dǎo)誤差大。

九、PT100型熱電阻:鉑電阻，溫度范圍-200~500℃；鉑材料具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、易制成純鉑的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下，容易被氧化物中的蒸汽污染，使鉑絲脆化，改變電阻與溫度的關(guān)系。

十、Cu50型熱電阻：銅電阻，溫度范圍-50~100℃：銅熱電阻價(jià)格便宜，線件度好，工業(yè)-50-- 100℃廣泛應(yīng)用于范圍內(nèi)。銅電阻怕潮濕，易腐蝕，熔點(diǎn)低。

計(jì)算熱電偶溫度

當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償線連接處溫度高于控制室溫度時(shí)， 補(bǔ)償線補(bǔ)償電勢(shì)應(yīng)產(chǎn)生熱電勢(shì)，補(bǔ)償線補(bǔ)償電勢(shì)相當(dāng)于增加負(fù)值，使指示低；

當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償線連接處溫度低于控制室溫度時(shí)， 補(bǔ)償線補(bǔ)償電勢(shì)負(fù)應(yīng)產(chǎn)生熱電勢(shì)減去補(bǔ)償線補(bǔ)償電勢(shì)相當(dāng)于減去負(fù)值，使指示高；

當(dāng)熱電偶與補(bǔ)償線連接處的溫度等于控制室溫時(shí)，補(bǔ)償線的零對(duì)測(cè)量沒有影響

E=Ek(t,tc)-Ek(tc,t0) Ek(t0,0)

=12.029-2.023-(2.023-0.798) 0.798

=9.759mV

檢查表的溫度約為240。C

熱電偶測(cè)溫原理

當(dāng)1點(diǎn)和2點(diǎn)的溫度不同時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因此會(huì)產(chǎn)生電流，電流表會(huì)偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象被稱為熱 電效應(yīng)(塞貝克效應(yīng))， 電勢(shì)和電流分別稱為熱電勢(shì)和熱電流。

各種類型的熱電偶溫度如何計(jì)算？

熱電偶溫度計(jì)是一種接觸式溫度測(cè)量儀器。它是溫度測(cè)量儀量溫度，即塞貝克效應(yīng)原理，是溫度測(cè)量儀器中常用的溫度測(cè)量元件。不同材料的導(dǎo)體A、B接觸測(cè)溫點(diǎn)的一端稱為測(cè)量端，一端稱為參考端。如果測(cè)量端和參考端的溫度t和t0 不同，在回路中A、B兩者之間產(chǎn)生一個(gè)熱電EAB(t，t這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)，即熱電效應(yīng)。EAB大小隨導(dǎo)體A、B兩端的材料和溫度t和t這種電路稱為原型熱電偶。在實(shí)際應(yīng)用中，A、B一端焊接在一起。作為熱電偶的測(cè)量端，t將參考端分開，用導(dǎo)線連接顯示儀器，并保持參考端接頭的溫度t0穩(wěn)定性。顯示器測(cè)量的電勢(shì)僅隨測(cè)量溫度而變化。

如何計(jì)算各種類型的熱電偶溫度？

自1821年德國醫(yī)生塞貝克在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)以來，通過對(duì)珀?duì)柼愤d、開爾文等科學(xué)家的大量研究，熱電效應(yīng)理論不斷發(fā)展和完善。熱電偶是熱電效應(yīng)的具體應(yīng)用之一，廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、使用方便、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。可用于快速溫度測(cè)量、點(diǎn)溫度測(cè)量和表面測(cè)量，但熱電偶也不足，如參考端溫度必須恒定，否則測(cè)量結(jié)果會(huì)扭曲；在高溫或長期使用中，由于測(cè)量介質(zhì)或大氣（如氧化、還原等）的作用，使用壽命降低。然而，熱電偶在工業(yè)生產(chǎn)和科研活動(dòng)中仍發(fā)揮著重要作用。下面我們將討論熱電偶的溫度測(cè)量原理。

1.塞貝克效應(yīng)和塞貝克電勢(shì)

為什么熱電偶可以用來測(cè)量溫度？這始于熱能和電能相互轉(zhuǎn)化的熱電現(xiàn)象。1821年，塞貝克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一對(duì)異質(zhì)金屬A、B若對(duì)接點(diǎn)a加熱，則閉合回路(如圖1所示-1)中間，a,b兩個(gè)連接器的溫度會(huì)有所不同。若溫度不同，則會(huì)產(chǎn)生電流，導(dǎo)致連接到電路的電流表偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象現(xiàn)在稱為溫差電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱為溫差熱電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)，其在熱電偶電路中產(chǎn)生的電流稱為熱電流。A、B稱為熱電極，接點(diǎn)a通過焊接連接在一起。測(cè)溫時(shí)，將其放置在測(cè)溫場(chǎng)中，稱為測(cè)量端或工作端B，一般要求恒定在一定溫度下稱為參考端或自由端。

3.由于熱電偶材料一般更貴（特別是昂貴的金屬），溫度測(cè)量點(diǎn)遠(yuǎn)離儀器，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常使用補(bǔ)償線將熱電偶冷端（自由端）延伸到溫度穩(wěn)定的控制室，連接到儀器端子。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只能延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子，不能消除冷端溫度變化對(duì)溫度測(cè)量的影響，也不能發(fā)揮補(bǔ)償作用。因此，還需要使用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃溫度測(cè)量的影響。使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須注意型號(hào)匹配，極性不能錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不得超過100℃。?

使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須注意型號(hào)的匹配，極性好，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不得超過100℃。冷端溫度補(bǔ)償器的型號(hào)應(yīng)與熱電偶的型號(hào)一致，并在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用；冷端溫度補(bǔ)償器與熱電偶之間的極性不得連接錯(cuò)誤；根據(jù)補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫度調(diào)整儀器的起點(diǎn)，使指針指示在平衡點(diǎn)溫度；自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的顯示儀器不安裝補(bǔ)償器；補(bǔ)償器必須定期檢查和驗(yàn)證。

溫度補(bǔ)償

由于熱電偶的材料一般比較貴(尤其是使用貴金屬時(shí))，

溫度測(cè)量點(diǎn)遠(yuǎn)離儀器。為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，熱電偶的冷端（自由端）通常通過補(bǔ)償導(dǎo)線延伸到相對(duì)穩(wěn)定的溫度控制室，并連接到儀器端子。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只能延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子，不能消除冷端溫度變化對(duì)溫度測(cè)量的影響，也不能起到補(bǔ)償作用。因此，還需要使用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃溫度測(cè)量的影響。使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須注意型號(hào)匹配，極性不能錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫差不得超過100℃。

這就是如何計(jì)算各種類型的熱電偶溫度的介紹。我希望這篇文章能讓你對(duì)熱電偶有更全面的了解。