熱電偶型溫度傳感器具有量程大、成本低、響應(yīng)速度快、耐久性好等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度測(cè)量。R型熱電偶可以測(cè)量1700多度（℃）的高溫，在高溫測(cè)量場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用。今天這篇文章，我們來(lái)談?wù)劅犭娕嫉墓ぷ髟�理�?/P>

什么是熱電偶呢？

熱電偶（thermocouple）是把兩種不同材料的金屬的一端連接起來(lái)，利用熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度的傳感器。如下圖：

熱電效應(yīng)是熱電偶的物理基礎(chǔ)，什么是熱電效應(yīng)呢？

我們知道，當(dāng)在一段金屬絲的兩端施加電壓時(shí)，金屬絲會(huì)有電流流過(guò)并發(fā)熱。這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。

1821年，德國(guó)科學(xué)家托馬斯·約翰·賽貝克（seebeck）發(fā)現(xiàn)了電流熱效應(yīng)的逆效應(yīng)：即當(dāng)給一段金屬絲的兩端施加不同的溫度時(shí)，金屬絲的兩端會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，閉合回路后金屬絲中會(huì)有電流流過(guò)。這種現(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)，也稱為塞貝克效應(yīng)。

下面是熱電效應(yīng)的圖解：

圖中黑線表示金屬絲，T1、T2和T3表示金屬絲上不同的溫度差，T3大于T1。

設(shè)T3和T1的溫度差為ΔT，則金屬絲兩端的電壓：

V31=S(T)xΔT；其中S(T)稱為塞貝克系數(shù)。

既然一條金屬絲兩端在不同的溫度下可以產(chǎn)生電壓差，那么熱電偶為什么要使用兩種金屬呢？

答案是：如果電壓表的探針使用的是與被測(cè)金屬絲相同的金屬，理論上電壓表將測(cè)量不到任何電壓。因?yàn)檫@相當(dāng)于把金屬絲延長(zhǎng)了，而延長(zhǎng)后的金屬絲兩端沒(méi)有溫度差，因此就不會(huì)產(chǎn)生電壓差。

不同金屬的塞貝克系數(shù)是不同的，測(cè)量電壓等于兩種材料的塞貝克系數(shù)函數(shù)之差的積分，這就是熱電偶使用兩種不同金屬的原因。

根據(jù)兩種金屬的種類及含量的不同，熱電偶可分為不同的類型。

GB/T 16839將熱電偶分成如下幾個(gè)類別：

熱電偶的字母標(biāo)志也稱為分度號(hào)
熱電偶中兩種金屬的連接端稱為測(cè)量端，也稱為熱端；與之相對(duì)應(yīng)的一端稱為冷端。冷端作為參考端，早期使用冰水溫度（0℃）作為參考。通過(guò)測(cè)量的電壓的不同，以冷端為參考，來(lái)計(jì)算熱端的溫度。

隨著技術(shù)的發(fā)展，熱電偶的冷端并不必須為0℃。目前市場(chǎng)一些PLC的熱電偶模塊，比如S7-1200的SM1231 Thermocouple，可以通過(guò)冷端補(bǔ)償技術(shù)，根據(jù)測(cè)量到的電壓值來(lái)計(jì)算出測(cè)量端的溫度。示意圖如下：

注：冷端作為參考端，溫度應(yīng)基本保持不變。

好了，關(guān)于熱電偶的工作原理就先介紹到這里。