熱電偶（thermocouple）它是溫度測量儀器中常見的測溫元件它直接測量溫度，并將溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動力信號，通過電氣儀表傳遞（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。由于需要，各種熱電偶的形狀往往差別很大，但其基本結(jié)構(gòu)基本相同，通常由熱電極組成、絕緣套管保護管接線盒等主要部件，通常帶有顯示儀表、記錄儀和電子調(diào)節(jié)器一起使用。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。熱電偶廣泛應用于溫度測量，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小，便于輸出信號的遠程傳輸。另外，由于熱電偶是一種有源傳感器，使用起來非常方便，不需要外接電源，所以常被用作測量爐、管道中氣體或液體的溫度以及固體的表面溫度[1]

兩種不同成分的導體（稱為熱電偶絲或熱電極）當兩端接合成電路時，當兩個連接點的溫度不同時，電路中就會產(chǎn)生電動勢這種現(xiàn)象叫做熱電效應，這個電動勢叫做熱電勢。熱電偶就是利用這個原理來測量溫度的，其中直接用來測量介質(zhì)溫度的一端稱為工作端（也稱為測量端）另一端叫做冷端（也稱為補償端）冷端連接顯示儀表或配套儀表，顯示儀表會指出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢。

熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，將熱能轉(zhuǎn)化為電能，利用產(chǎn)生的熱電勢來測量溫度對于熱電偶的熱電勢，要注意以下幾個問題：

1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端兩端溫度函數(shù)之差，而不是熱電偶冷端與工作端溫差的函數(shù)；

2、當熱電偶材料均勻時，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān)；

3、當兩根熱電偶絲的材料成分確定后，熱電偶的熱電勢只與熱電偶的溫差有關(guān)；如果熱電偶冷端溫度保持不變，則熱電偶的熱電勢只是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接成一個閉合回路，如圖所示。當導體A和B的兩個連接點1和2之間存在溫差時，它們之間產(chǎn)生電動勢，從而在回路中形成大電流。熱電偶就是利用這種效應工作的。

當兩個不同的導體或半導體A和B形成一個回路，回路的兩端相互連接，只要兩個節(jié)點處的溫度不同，一端稱為工作端或熱端，另一端稱為自由端（也稱參考端）或者冷端，回路中會產(chǎn)生電動勢，電動勢的方向和大小與導體的材質(zhì)和兩個觸點的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應”由兩個導體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導體被稱為“熱電極”，電動勢叫做“熱電動勢”

熱電動勢由兩部分組成，一部分是兩個導體的接觸電動勢，另一部分是單個導體的熱電電動勢。

熱電偶電路中熱電動勢的大小只與導體材料和兩個觸點的溫度有關(guān)，而與熱電偶的形狀和大小無關(guān)。當熱電偶的兩個電極的材料固定時，熱電動勢是兩個接觸溫度T和t0。的函數(shù)差。

也就是說，這種關(guān)系已經(jīng)被廣泛應用于實際的溫度測量中。由于冷端t0不變，熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢只跟隨熱端(測量端)溫度變化，即一定的熱電勢對應一定的溫度。只要測量熱電動勢，就可以測量溫度。

熱電偶

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成分的材料導體形成一個閉合回路當兩端有溫度梯度時，回路中就會有電流流動此時，兩端之間有一個——的電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(Seebeckeffect）兩種成分不同的同質(zhì)導體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，通常處于恒溫狀態(tài)。根據(jù)溫差電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制作了熱電偶分度表；自由端溫度為0℃時得到分度表，不同的熱電偶有不同的分度表。

熱電偶冷端補償?shù)挠嬎惴椒ǎ?/p>

從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算成相應的毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算成溫度；

從溫度到毫伏：測量實際溫度和冷端溫度，分別換算成毫伏，相減后得到毫伏，得到溫度。

熱電偶

1、抗震性能好的壓簧式感溫元件；

2、測量精度高；

3、測量范圍大（200℃ ~ 1300℃，特殊情況下－270攝氏度~2800攝氏度）

4、熱響應時間快；

5、機械強度高，耐壓性好；

6、耐高溫可達2800度；

7、使用壽命長。

1、測量精度高。由于熱電偶與被測對象直接接觸，所以不受中間介質(zhì)的影響。

2、測量范圍廣。常用熱電偶從零下50度-可連續(xù)測量1600度，最低可測量一些特殊熱電偶-269度（如金鐵鎳鉻），高達2800度（如鎢-錸

3、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。熱電偶通常由兩種不同的金屬線組成，而且不受尺寸和開頭的限制，外面有保護套使用起來非常方便。

它是感溫元件，是一次儀表，熱電偶直接測量溫度。在兩種不同成分的導體組成的閉合回路中，由于材料不同，不同的電子密度產(chǎn)生電子擴散，穩(wěn)定平衡后產(chǎn)生電勢。當兩端有梯度溫度時，回路中就會有電流，產(chǎn)生熱電電動勢溫差越大，電流就越大。測量熱電動勢后就可以知道溫度值。熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，可以將熱能轉(zhuǎn)化為電能。

熱電偶的技術(shù)優(yōu)勢：熱電偶測溫范圍寬，性能穩(wěn)定；測量精度高，熱電偶與被測物體直接接觸，不受中間介質(zhì)影響；熱響應時間快，熱電偶對溫度變化響應靈活；大測量范圍，熱電偶來自-溫度可在40~ 1600℃連續(xù)測量；熱電偶性能可靠，機械強度好。使用壽命長，安裝方便。

熱電偶必須由兩種性質(zhì)不同但滿足特定要求的導體組成（或半導體）材料構(gòu)成回路。熱電偶的測量端和參考端之間必須有溫差。

焊接兩個導體或不同材料的半導體A和B，形成一個閉合回路。當導體A和B的兩個持續(xù)點1和2之間存在溫差時，它們之間產(chǎn)生電動勢，因此在回路中形成一定量級的電流這種現(xiàn)象被稱為熱電效應。熱電偶就是利用這種效應工作的。

熱響應時間比較復雜，不同的測試條件會有不同的測量結(jié)果，因為它受熱電偶與周圍介質(zhì)熱交換速率的影響熱交換率越高，熱響應時間越短。為了使熱電偶產(chǎn)品的熱響應時間具有可比性，國家標準規(guī)定：熱響應時間應在專用水流測試裝置上進行。設(shè)備的水流速度應保持在0.4±0.05m/s，初始溫度為5-在45℃范圍內(nèi)，溫度階躍值為40-50℃。測試過程中，水的溫度變化不應大于溫度階躍值的1%被測熱電偶的插入深度為150mm或設(shè)計插入深度（選擇較小的值，并在測試報告中注明）

由于裝置復雜，目前只有少數(shù)單位有這套設(shè)備，所以國標規(guī)定允許廠家與用戶協(xié)商，也可以采用其他測試方法，但給出的數(shù)據(jù)必須注明測試條件。

由于B型熱電偶在室溫附近的熱電勢很小，熱響應時間不容易測量，所以國家標準規(guī)定可以用同規(guī)格的S型熱電偶的熱電極組件代替其自帶的熱電極組件，然后進行測試。

測試期間，熱電偶的輸出變化應記錄為相當于50°的溫度階躍變化%的時間T0.5如有必要，可以記錄更改10%熱響應時間T0.1和變化90%熱響應時間T0.9。記錄的熱響應時間應為同一試驗的至少三個試驗結(jié)果的平均值，每個試驗結(jié)果與平均值的偏差應在10°以內(nèi)%以內(nèi)。此外，形成溫度階躍變化所需的時間不應超過待測熱電偶的T0.5的十分之一。記錄儀器或儀表的響應時間不應超過被測熱電偶的T0.5的十分之一。

熱電偶