热电偶是一种测温传感器。它的测量温度范围一般为-50℃~+1600℃,最高的可达2800℃,并有较好的测量精度。热电偶已标准化、系列化,易于选用。它主要用于工业测温。
热电偶的基本工作原理
两种不同的导体A与B在一端熔焊在一起(称为热端或测温端),另一端接一个灵敏的电压表,接电压表的这一端称为冷端(或称参考端)。当热端与冷端的温度不同时,回路中将产生电势,如图1所示。该电势的方向和大小取决于两导体的材料种类及热端及冷端的温度差(T与T\(_{O}\)的差值),而与两导体的粗细、长短无关。这种现象称为物体的热电效应。为了正确地测量热端的温度,必须确定冷端的温度。目前统一规定冷端的温度T\(_{o}\)=0℃。但实际测温时要求冷端保持在0℃的条件是不方便的,希望在室温的条件下测量,这就需要加冷端补偿。热电偶测温时产生的热电势很小,一般需要用放大器放大。

冷端补偿
在实际测量中,冷端温度不是0℃,会产生误差,可采用冷端补偿的方法进行自动补偿。冷端补偿的方法很多,这里仅介绍一种采用PN结温度传感器作冷端补偿,如图2所示。
热电偶产生的电势经放大器A1放大后有一定的灵敏度(mV/℃),采用PN结温度传感器与测量电桥检测冷端的温度,电桥的输出经放大器A2放大后具有与热电偶放大后相同的灵敏度。将这两个放大后的信号电压再输入增益为1的差动放大器电路,则可以自动补偿冷端温度变化所引起的误差。在0℃时,调RP,使A2输出为0V,调R\(_{F2}\),使A2输出的灵敏度与A1相同即可。一般在0℃~50℃范围内,其补偿精度优于0.5℃。
常用的热电偶
常用的热电偶有7种,其热电偶的材料及测温范围见附表。

在这些热电偶中,K型热电偶应用最广。这是因为热电势率较高,特性近似线性,性能稳定,价格便宜(无贵金属铂及铑)、测温范围适合大部分工业温度范围。
(文/方佩敏)