什么是热电偶？它是如何被定义的？

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，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。

热电偶是利用热电效应来进行温度测量的，热电效应是指两种不同成分的导体两端接合成回路，当两个接合点温度不同时，就会在回路中产生电动势的现象，产生的电动势称之为热电势。我们将直接用作测量介质温度的一端称为工作端或测量端，将不直接用作测量介质温度的一端称为冷端或补偿端，将冷端与显示仪表或其他配套仪器相连接，仪表上便会显示出热电偶所产生的热电势。

热电偶产生的热动势由两部分组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。因此，热电势的大小仅与组成热电偶的导体材料和两接合点的温度有关，而与热电偶的形状尺寸等参数无关。当热电偶两电极材料固定后，热电动势便是两接合点温度的函数差。

从理论上讲， 任何两种导体都可以配制成热电偶， 但实际上并不是所有材料都能制作热电偶， 故对热电极材料必须满足以下几点：

1. 热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势， 热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系;

2.能测量较高的温度， 并在较宽的温度范国内应用， 经长期使用后， 物理、化学性能及热电特性保持稳定;

3.要求材料的电阻温度系数要小， 电阻率高， 导电性能好， 热容量要小;

4. 复现性要好， 便于大批生产和互换， 便于制定统一的分度表;

5.机械性能好， 材质均匀;

6.资源丰富， 价格便宜。

大多数测量问题和错误与热电偶由于缺乏对热电偶工作的认识。下面列出的是一些需要注意的常见问题和误区。

连接问题

许多测量误差是由热电偶引起的意外。记住，任何不同金属的连接会造成结。如果你需要增加你的热电偶引线的长度，你必须使用热电偶线正确的类型(例如K型热电偶K型)。使用其他类型的导线将热电偶。任何使用的连接器必须用正确的热电偶材料和极性正确必须遵守。

引线电阻

为了减少热分流和提高响应时间，热电偶由细线(在铂类成本的情况下也是一个考虑因素)。这会导致热电偶具有较高的电阻，可以使它对噪声敏感，也会导致误差的测量仪器的输入阻抗。一个典型的暴露的结热电偶32 AWG电线(直径0.25毫米)将电阻约15欧姆/米。Pico TC-08仪器有2米Ω输入阻抗，所以会有小于12米的电缆0.01%错误。如果导线细、长电缆热电偶是必要的，它是值得保留的热电偶引线短，然后用热电偶线(这是较厚的，因此具有较低的电阻)运行热电偶与测量仪器之间。它总是在使用前测量你的热电偶电阻很好的预防措施。

标定降级

这是无意改变热电偶丝的化妆效果。通常的原因是大气颗粒扩散到金属在操作温度的极端。另一个原因是从保温扩散到热电偶丝和化学杂质。如果在高温下操作，检查探头的绝缘规范。

噪声

从热电偶的输出信号是非常小的，因此很容易发生电噪声拾取。大多数测量仪器(如TC-08仪器)拒绝任何共模噪声(对线是相同的信号)，噪声可以通过扭曲的电缆一起帮助确保电线接相同的噪声最小化。此外，TC-08仪器使用一个集成的模拟到数字转换器有助于平均任何剩余的噪声。如果在非常嘈杂的环境中工作(如在大型电机)正考虑采用屏蔽电缆值得推广。如果怀疑是拾取噪声，首先关掉所有可疑的设备看阅读的变化。

共模电压

虽然热电偶信号是非常小的，大的电压往往存在于输入到测量仪器。这些电压可能是感应传感器(一个问题时，测试电机绕组和变压器的温度)或“接地”连接。一个接地的交界处的一个典型的例子是一个绝缘的热电偶测量温度的热水管。如果有任何不良的接地连接，几伏愿管与测量仪器之间存在的地球。这些信号是再普通模式(在热电偶丝一样)所以不会造成问题的大多数仪器只要不是太大。例如，TC-08仪器有一个共模输入范围为4 V至4 V–如果共模电压大于此，将导致测量误差。共模电压可以最小化，采用相同的布线预防噪声，并采用绝缘热电偶。

热分流

所有热电偶有质量。加热质量需要能量，这样会影响到你的测量温度。例如测量液体温度在试管中有两个潜在的问题。一，热能将前往了热电偶丝和消散到大气中，减少导线周围的液体温度。如果热电偶不充分浸泡在液体中会出现类似的问题。由于较冷的环境空气温度对导线、热传导可能导致热电偶是在不同温度下的液体本身。在上面的例子中，用细导线的热电偶可能有帮助，因为它会导致一个陡峭的梯度沿热电偶丝温度的交界处之间的液体和空气。如果是用细线热电偶，就必须考虑导线的电阻。一个用细线连接到更厚的热电偶线热电偶的使用往往提供了的妥协。