聊聊TC热电偶

温度，无论是在工业还是农业生产过程中都归属于很广泛又很最重要的指标。测量温度信号用于各种类型的温度传感器构建，如热电偶、热电阻、热敏电阻等。本文主要讲解热电偶测量原理及其类型，以及对热电偶挑选的讲解。

何为热电偶两种有所不同材料的导体或半导体（一般来说称作热点近于）两端黏合（接合点A与B）构成电路时候，当两端的接合点TA≠TB时，在电路中就不会产生电动势，通过温度差变化引发电动势的变化称作热电效应，该电动势又被称作热电势，如图1右图。由于该热电势是由两种有所不同的导体材料产生的，又称作热电偶。

由热电偶的定义可以找到，热电偶可将温度必要转化成电信号，使得测量可以很更容易非常简单的展开。图1热电效应原理热电偶类型对于热电偶热电势的产生必须超过如下条件：1、两种有所不同材料的导体或半导体；2、温度差的产生，即TA≠TB；转变TA（称作测量末端，也叫热端）结点温度时，维持TB（称作参照末端，也叫冷端）正处于一恒温状态，就能通过热电势与温度关系得出结论该两种材料所构成的热电偶分度表格，由于热电势所指的是EAB（TA，TB），两端接合点温度差所对应的电势差有关，而温度差完全相同但温度段不同时对应的信号大小也是不完全一致的，例如0～50℃和50～100℃的温度差完全相同，但信号大小毕竟不完全相同，为了精确测量温度信号就必需把其中一头的温度相同下来，一般来说分度表的TB一般为0℃。所以从理论上谈，任何两种导体都可以提炼为热电偶，但获得的并不仅有是符合测量市场需求的，如测温精度、测温范围、测温瞬变程度等。在多年的时间测试了许多种热电材料人组的热电特性，经过百多年的发展早已对产品的规格及性能都已标准化。

目前常用的热电偶类型有8种，S、R、B、E、T、J、K、N。其中S、R、B归属于喜金属材料热电偶；E、T、J、K、N归属于廉金属材料热电偶。对于热电偶类型所搭配的材料均可在网上寻找对应资料。

对于有所不同型号类型热电偶享有自己所测量的拟合温度区间，将在先前挑选中更进一步讲解。热电偶测量原理1、四个热电偶基本经验定律：均质导体定律：由同一种均质材料两端焊构成开口电路时，无论导体两端及其横截面温度如何产于，皆不产生接触电势，而温差电势互相抵销，总电势为零；中间导体定律：在热电偶电路中终端中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度完全相同，中间导体的引进对热电偶电路的总电势没影响；中间温度定律：热电偶（金属A与金属B）电路两接点（温度为T，T0）间的热电势，相等热电偶在温度T，Tn时的热电势与温度为Tn，T0时热电势的代数和，Tn称作中间温度。

参照电极定律：如果两种导体分别与第三种导体构成的热电偶所产生的热电动势未知，那么由这两种导体所构成的热电偶所产生的热电动势也就未知。一般来说我们测量热电偶所产生的热电势时，基本上都会引进第三种材料的导体，如用于万用表测量时，一个非常简单的模型如下图2右图，万用表为金属C，导体材料金属A与金属B测量黏合末端TA，金属A与金属C黏合末端TB1、金属B与金属C黏合端的TB2，此时我们找到引进了多个测量的热电势EAC、EBC，我们最后只想的热电势是金属A与金属B一处测量端的热电势EAB。图2非常简单测量模型一般来说不会用于如下图3右图的测量模型，假设万用表处温度完全相同，则在万用表处的热电势EAC不会被互相抵销而不影响整个电路，整个电路的热电势都是由金属A与金属B材料的热电偶产生，进而万用表测量到的电压为EAB（TA，TB），此时的TB称作外部冷端。

可以解读的是，由万用表测得的是TA与TB温度差之间的热电势。图3改良的测量模型图3模型中有一个不适合的因素在于万用表处的两端温度在实际应用于中不一定等温，不会导致电势差引发的测量误差。这样就之后引向一个优于的模型，如图4右图。

将万用表处通过金属C材料引线引向后，根据均值导体定律，在万用表处无论不存在多大温度差都会有冷电势的产生，此时只必须确保TC1、TC2、TB三处温度正处于同一恒温条件下，整个模型所测得的热电势电压EAB（TA，TB）为TA与TB温度差下的热电势。图4优化后的模型根据中间导体定律，下半部分的相连导线可以更进一步优化为图5，由此我们难于找到，右图的模型对于整个系统所测量到的热电势是恒定的，仍然为EAB（TA，TB）。所以我们只必须维持后末端相连的金属材料完全一致，需要准确测量等温区温度TB，就可得出结论温度TA。

图5修改TC2后2、冷端补偿如图5，需要告诉热电偶的热电势是EAB（TA，TB），两个黏合末端温度差所对应的热电势，分度表中以TB＝0℃展开的测量标定，由于自然环境因素，测量环境很少为0℃，但只要在测量过程中，维持冷端正处于较平稳的恒温环境中，就需要把温度给补偿回去，根据中间温度定律：那么就可以找到，我们的冷端就相等于中间温度Tn，而中间温度Tn到0℃的热电势En0就必需通过软件或硬件补偿方式展开补偿至系统中。用于高精度热敏电阻或IC温度传感器等测量我们设计的冷端温度，将我们所必须测量到的实际温度TA是必须通过如下转化成才需要准确获得，此方法为软件补偿，用于软件补偿的优势在于需要相容多种不同类型热电偶展开测量。首先将Tn指测得，转化成为适当热电偶类型所对应的热电势En，En再加所通过必要测量到的热电势EAn所获得的EAB才为测量末端TA温度到0℃所对应的热电势，再行将EA0通过排序获得最后的温度值TA。

补偿的目的在于修正冷端温度TB≠0℃时的影响。4、有所不同工控环境下对热电偶的挑选及其优缺点对于有所不同的工业环境，所必须到的测温范围以及测温精度是不一样。下面非常简单讲解各类型热电偶的电极材料及其测温范围，皆以ITS－90国际温标不尽相同。

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