热电偶的基本工作原理及冷端补偿方法

工作原理

热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过温度变送器转换成4-20mA信号引入到控制系统显示温度。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体A和B组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect）。

热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。焊点要求圆滑、直径小、接触好、牢固，增强热电偶的灵敏度和耐用性。

两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端T，温度较低的一端为自由端T0，自由端通常处于某个恒定的温度下。该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。

这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；

常用热电偶分度号

（1）铂铑10－铂热电偶（分度号S）其测温范围为0～1600℃

（2）铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为B）其测温范围为0～1700℃

（3）镍铬－镍硅热电偶（分度号为K）其测温范围为—200～+1200℃

（4）镍铬－康铜热电偶（分度号为E）其测温范围为—200～+900℃

冷端补偿

分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。从热电效应原理可知，其热电动势与两端温度均有关，而分度表是在冷端温 度为0℃的条件下给出的。但在实际使用时，冷端常常靠近被测物，且受环境温度的影 响，其温度无法保持0℃，这样就产生了测量误差。

所以必须采取相应的措施来进行补偿或修正，常用的方法有冷端恒温法、补偿导线法、补偿电桥法、计算修正法等几种。

补偿导线

补偿导线是在一定温度范围内（0~100℃）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。

补偿导线

热电偶材料属于贵金属，而补偿导线相对便宜。用补偿导线与热电偶的冷端连结，就可以将热电偶输出的温度信号传输到远离数百米的控制室里，送给显示仪表或控制仪表。

这就相当于把热电偶延长到温度恒定的地方，解决了热电偶冷端在热设备附近造成的高温和温度不稳定问题，使用方便，是热电偶安装中经常采用的。它们是专用导线，一种类型的补偿导线只能同相应的一类热电偶配套使用，而且正、负极性不可接反。