热电偶的原理及冷端温度补偿

热电偶

热电偶的定义和测温原理

热电偶是两种不同材料的导体基于塞贝克效应制成的温度计。通常两种不同材料的导体称为热电偶的两个电极，其两个电极的一端焊接在一起形成一个测量端，测量时放置于被测温场中；另一端为参考端，测量时置于某一恒定温场中。注：塞贝克效应（Seebeck effect）又称作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。

通过塞贝克效应的描述可知，热电偶因为两端的温差产生电动势，所以我们可以通过测量这个这个电动势来反推所测温度是多少。

计算公式

在了解热电偶热电势的计算公式之前，我们先来看下热电偶电动势的分度表，下面以K型热电偶的部分温度点为例：

通过分度表的观察可知，各温度点对应的标准电动势，都是以参考端温度Tn=0℃得出的。所以当参考端温度Tn=0℃时，所测电动势就可以直接对应分度表，计算公式为：EAB(T,0)= EAB(T,Tn)在上式中Tn=0℃当参考端温度Tn≠0℃时，就需要把参考端温度Tn带来的电动势影响给计算进去，计算公式为：EAB(T,0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,0)在上式中Tn≠0℃

思考

当参考端温度Tn=0℃时，我们可以通过测得的电动势直接对应分度表，比较简单直观。当参考端温度Tn≠0℃时，我们可以通过哪些方式处理Tn≠0℃带来的影响呢？A.将参考端引入冰点恒温瓶，使得Tn=0℃EAB(T,0)=EAB(T,Tn)在上式中Tn=0℃

B．电测仪器自带冷端补偿功能冷端补偿功能：参考端温度Tn≠0℃时，设备可以自动计算该温度带来的电势影响EAB(Tn, 0)。此时就无需接入冰点恒温瓶。EAB(T, 0)= EAB(T, Tn) + EAB(Tn, 0) 在上式中Tn≠0℃

冷端补偿计算举例

例：使用一支工业K型热电偶测温，参考端温度为室温21℃，用电测仪表测得EAB（T，21）=33.255mV，求被测温度T为多少？根据公式：EAB(T,0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,0) =EAB(T,21)+EAB(21,0) =33.255mV+0.838mV =34.093mV根据EAB(T,0)=34.093mV查表得知T=820.0℃

补偿导线

补偿导线的定义

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。

补偿导线的作用（注意区分与铜导线的使用）

对热电偶冷端起到一个延伸作用。注：当铜导线作为测试线代替补偿导线时，铜导线与热电偶参考端的连接处温度应与电测设备（带补偿功能）内部的感温传感器所处温度一致，否则会引入电动势误差。

补偿导线的使用

补偿导线需与热电偶配对使用，切不可接反。