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关键词：热电偶、测量、冷端补偿、种类

导读：

温度测量技术在航空航天、化学、冶金、建筑材料等领域具有非常广泛的应用，且温度是确保顺利生产和质量控制的重要参数。温度传感器种类繁多，热电偶以其测温准确度较高、测温范围大、结构相对简单且便于维护、动态响应速度快、信号可远距离传输等优点在实际生产生活和科学研究中获得了广泛应用。在使用热电偶进行温度量测时需对热电偶的测温原理有所了解，才能合理准确地布置或安装热电偶传感器。

热电偶原理

将两种不同材料的金属导体连接在一起时，并且端部和连接点存在温差时，两金属导体端部会产生电势差，这种现象称为塞贝克效应。电势差的大小取决于导体的类型和温度差，通过获取导体间的电势差V、参考端温度Tref，再结合热电偶的特征函数ET，即可求得测量端温度Tsense【1】，其表达式为：E(Tsense )=V+E(Tref)。

图 1 热电偶原理【1】

冷端补偿

由热电偶原理可知，计算测量端温度Tsense，需要知道三个输入量，即导体端电势差V、参考端温度Tref，热电偶特征函数ET。标准热电偶特征函数ET可查询相关文献获取，导体端电势差V也可通过测量设备获得，因此只需知道参考端温度Tref，即可求得Tsense。目前获取参考端温度Tref的方法主要有冰浴法和冷端补偿。

“冰浴法”，如图 2 冰浴法所示，将参考端节点沉浸在一个标准大气压下的冰水混合物中，冰水混合物就充当一个恒温器，将参考端温度Tref固定在0℃。

图 2 冰浴法【2】

“冷端补偿”，实际应用中参考端节点通常位于温度会变化的环境中，因此会在靠近参考端的地方布置单独的温度传感器用来测量参考端温度Tref，以补偿参考端温度的变化，这种方法被称为冷端补偿。

简仪科技提供的高精度测量模块【3】即采用冷端补偿的方法，在接线盒上配置4个温度传感器，可获得准确的热电偶参考端温度。

常用热电偶种类

理论上讲，任何两种不同导体（或半导体）都可以配成热电偶，但实际运用中考虑到可靠性、测量精度等因素，并非所有材料都符合要求。常见的热电偶分度号有S、R、B、K、N、E 、J 、T。

表 1 热电偶分度号及测温范围【4】

参考

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Thermocouple

2. 两种简单、精确、灵活的热电偶温度测量方法
   https://wenku.baidu.com/view/d45a38fe0166f5335a8102d276a20029bc646305.html
   

3. 简仪科技6302使用手册
   http://www.jytek.com/product/278163662
   

4. ZrB_2基陶瓷材料电学性能及其热电偶元件的研究
   http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10213-1013037372.htm