热电偶工作原理及冷端温度补偿

　　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。

　　热电偶工作原理

　　热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材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电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应（Seebeck effect）。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。热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。

　　注意事项

　　热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：

　　1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；

　　2、热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；

　　3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流。热电偶就是利用这一效应来工作的。

　　热电偶的冷端温度补偿

　　补偿导线的作用是来延伸热电偶的冷端，与显示仪表联接构成测温系统。采用补偿导线，目的是把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的现场延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，由于操作室的温度往往高于0度，而且也不恒定的，这时热电偶产生的热电偶电势必然会随冷端温度变送而变化。因此，在应用热电偶时只有把冷端温度保持为0度，或者进行必要的修正和处理才能得出准确的测量结果，对热电偶冷端温度主要有以下几种处理方法。

　　1、电桥补偿法：电桥补偿法是目前实际应用中最常用的一种处理方法，它利用不平衡电桥产生的热电势来补偿热电偶因冷端温度的变化而引起热电势的变化，经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，于是实现的自动补偿。。具体方法可来电资询，一句两句说不清。

　　2、冷端恒温法：这是一种最直接的冷端温度处理方法，把热电偶冷端，也就是补偿导线接二次仪表的一端放入恒温装置中，保持冷端温度为0度，所以称之为：冰浴法“这种方法多用于实验室中。

　　3、计算修正法：当用补偿导线把热电偶的冷端延伸到t0处，只要t0值已知，并测得热电偶回路的热电势，就可以通过查表的方法来计算出被测温度t，这种方法主要用于临时测温。