热电偶的工作原理是什么？在电路中有什么作用？

热电偶是一种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路，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Seebeck电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。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，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表;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。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时，可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。

形成“热”和“冷”结的两个不同导体的组合会产生热电偶。 将两个结保持在不同的温度下会产生电动势(EMF)，也称为 热电电压。EMF在毫伏范围内测量，是一种称为 塞贝克效应，描述由热电偶材料产生的电压以及热结和冷结之间的温差。

等式1提供了塞贝克效应的线性近似。

ÆV = S × (Th - Tc)

ÆV：两种不同金属之间的电压差

S：以V/K为单位的塞贝克系数(通常以μV/°C为单位)

Th - Tc：热端和冷端之间的温差

塞贝克系数特定于用于构建热电偶的两个导体。它有一个 非线性对温度的依赖性。使用塞贝克效应的线性近似可以产生重要的测量结果 错误。现代热电偶测量技术应考虑到这种非线性。重要的是 了解温度测量不能仅根据热电偶产生的EMF来确定。相反 必须知道以下三个参数：

热结和冷结之间的热梯度引起的热电电压

热电偶类型

冷端温度

如果这些变量中的任何一个未知，则无法确定热电偶检测结处的温度。 公式2显示了在考虑上述参数的情况下测量热电偶热端温度的更新计算：

Th：热端温度(以°C为单位)

Tc： 冷端温度(以°C为单位)

a(Tc)：塞贝克系数作为T的函数c单位：μV/°C

热电偶的种类：热电偶有K型(镍铬-镍硅)WRN系列，N型(镍铬硅-镍硅镁)WRM系列，E型(镍铬-铜镍)WRE系列，J型(铁-铜镍)WRF系列，T型(铜-铜镍)WRC系列，S型(铂铑10-铂)WRP系列，R型(铂铑13-铂)WRQ系列，B型(铂铑30-铂铑6)WRR系列等。

热电偶的正确使用：热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性;热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃;热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。

热电偶广泛应用于机械制造、电力、石油、化工、冶金、医疗、食品、环保等领域。例如，在工业生产过程中，热电偶可以用于高温熔炼炉、高温烘干设备等的温度测量;在医疗领域，热电偶可以用于体温测量;在食品加工过程中，热电偶可以用于烤箱、烘干设备等的温度控制。