热电偶的原理及使用
热力学温标
1848年威廉•汤姆首先提出以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关，而与物质无关的热力学温标。因是开尔文总结出来的，故又称开尔文温标，用符号K表示。它是国际基本单位制之一 。
根据热力学中的卡诺定理，如果在温度T1的热源与温度为T2的冷源之间实现了卡诺循环，则存在下列关系式
Q1——热源给予热机的传热量
Q2——热机传给冷源的传热量
如果在式中再规定一个条件,就可以通过卡诺循环中的传热量来完全地确定温标。1954年，国际计量会议选定水的三相点为273.16，并以它的1/273.16定为一度，这样热力学温标就完全确定了，即T=273.16(Q1/Q2)。
国际实用温标
为解决国际上温度标准的同意及实用问题，国际上协商决定，建立一种既能体现热力学温度（即能保证一定的准确度），又使用方便、容易实现的温标，即国际实用温标International Practical Temperature Scale of 1968(简称IPTS-68)，又称国际温标。
1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用t表示，其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水三相点热力学温度的1/273.16，水的三相点是指纯水在固态、液态及气态三项平衡时的温度，热力学温标规定三相点温度为273.16 K，这是建立温标的惟一基准点。
注意：摄氏温度的分度值与开氏温度分度值相同，即温度间隔1K=1℃。T0是在标准大气压下冰的融化温度， T0 = 273.15 K。水的三相点温度比冰点高出0.01 K。
温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。它除具有结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换等优点外，还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。
一、热电偶的工作原理
两种不同的导体或半导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。

热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。
只有用不同性质的导体(或半导体)才能组合成热电偶；相同材料不会产生热电势，因为当A、B两种导体是同一种材料时，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。
只有当热电偶两端温度不同,热电偶的两导体材料不同时才能有热电势产生。
导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使EAB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。
热电偶常用材料
1．铂—铂铑热电偶(S型) 分度号LB—3
工业用热电偶丝：Φ0.5mm，实验室用可更细些。
正极：铂铑合金丝,用90％铂和10％铑(重量比)冶炼而成。
负极：铂丝。
测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。
特点：
1. 材料性能稳定，测量准确度较高；可做成标准热电偶
或基准热电偶。用途：实验室或校验其它热电偶。
2. 测量温度较高，一般用来测量1000℃以上高温。
3. 在高温还原性气体中（如气体中含Co、H2等）易被侵
蚀，需要用保护套管。
4. 材料属贵金属，成本较高。
5. 热电势较弱。
2．镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(K型) 分度号EU—2
工业用热电偶丝： Φ1.2~2.5mm，实验室用可细些。
正极：镍铬合金(用88.4～89.7％镍、9～10％铬，0.6％硅，0.3％锰，0.4～0.7％钴冶炼而成)。
负极：镍硅合金(用95.7～97％镍,2～3％硅,0.4～0.7％钴冶炼而成)。
测量温度：长期1000℃，短期1300℃。
特点：
a) 价格比较便宜，在工业上广泛应用。
b) 高温下抗氧化能力强，在还原性气体和含有SO2，
H2S等气体中易被侵蚀。
c) 复现性好，热电势大，但精度不如WRLB。
3．镍铬—考铜热电偶(E型) 分度号为EA—2
工业用热电偶丝:Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。
正极：镍铬合金
负极：考铜合金（用56％铜，44％镍冶炼而成）。
测量温度：长期600℃，短期800℃。
特点：
a) 价格比较便宜，工业上广泛应用。
b) 在常用热电偶中它产生的热电势最大。
c) 气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变质，适于在还原性或中性介质中使用。
4．铂铑30—铂铑6热电偶(B型) 分度号为LL—2
正极：铂铑合金（用70％铂，30％铑冶炼而成）。
负极：铂铑合金（用94％铂，6％铑冶炼而成）。
测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。
特点：
1. 材料性能稳定，测量精度高。
2. 还原性气体中易被侵蚀。
3. 低温热电势极小，冷端温度在50℃以下可不加补偿。
4. 成本高。
几种持殊用途的热电偶
（1）铱和铱合金热电偶
如铱50铑—铱10钌热电偶它能在氧化气氛中测量高达2100℃的高温。
（2）钨铼热电偶
是60年代发展起来的，是目前一种较好的高温热电偶，可使用在真空惰性气体介质或氢气介质中，但高温抗氧能力差。国产钨铼-钨铼20热电偶使用温度范围300～2000℃分度精度为1％。
（3）金铁—镍铬热电偶
主要用在低温测量，可在2～273K范围内使用，灵敏度约为10μV／℃。
（4）钯—铂铱15热电偶
是一种高输出性能的热电偶，在1398℃时的热电势为47.255mV，比铂—铂铑10热电偶在同样温度下的热电势高出3倍，因而可配用灵敏度较低的指示仪表，常应用于航空工业。
（5）铁—康铜热电偶，分度号TK
灵敏度高，约为53μV/℃，线性度好，价格便宜，可在800℃以下的还原介质中使用。主要缺点是铁极易氧化，采用发蓝处理后可提高抗锈蚀能力。
（6）铜—康铜热电偶，分度号MK
热电偶的热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为43μV/℃。复现性好，稳定性好，精度高，价格便宜。缺点是铜易氧化，广泛用于20K～473K的低温实验室测量中。
冷端处理及补偿
原因：
 热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；
 热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。
方法：
 冰点槽法
 计算修正法
 补正系数法
 零点迁移法
 冷端补偿器法
 软件处理法
冷端处理及补偿方法
1．冰点槽法
把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。

2．计算修正法
用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算
EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)
例：用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=1.999mV，又用室温计测出TH=21℃,查此种热电偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得
EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)
=1.999+0.832
=2.831(mV)
再次查分度表，与2.831