熱電偶溫度傳感器基礎知識

更新時間：2025-06-11

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熱電偶溫度傳感器是工業上常用的溫度檢測元件之一, 屬于接觸式測溫類別。熱電偶的測溫原理是基于熱電效應。熱電效應指的是把兩種不同的導體或半導體連接組成閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，回路中會產生熱電勢的現象。產生的熱電勢也有兩種形式，分別是溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導體的兩端因溫度不同而產生的電勢，不同的導體具有不同的電子密度，所以他們產生的電勢也就不同，而接觸電勢則是當兩種不同的導體相接觸時，由于它們的電子密度不同而產生一定的電子擴散，當達到一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導體的材料性質以及它們接觸點的溫度。

熱電偶溫度傳感器應用如此廣泛主要在于它測溫范圍寬（-270℃到+2800℃），精度高（與被測對象直接接觸，不受中間介質的影響），性能比較穩定，同時結構簡單，動態響應好，更能夠遠傳4-20mA電信號，便于自動控制和集中控制。熱電偶的結構形式主要有兩種：普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護套管三者組合裝配后，經過拉伸加工而成的一種堅實的組合體。為了保證熱電偶溫度傳感器可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：組成熱電偶的兩個熱電極必須焊接牢固；兩個熱電極彼此之間要有很好地絕緣，防止出現短路現象；補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離等等。

目前國際上應用的熱電偶都具有一個標準規范，將其分為八個不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其中B，R，S屬于鉑系列的熱電偶，由于鉑屬于貴重金屬，在使用的時候測溫點到儀表的距離又比較遠，所以熱電偶的電信號需要用一種特殊的導線來進行傳遞，這種導線我們稱為補償導線，補償導線把熱電偶的冷端延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。不同的熱電偶溫度傳感器需要不同的補償導線，補償導線主要有補償型和延長型兩種，延長導線的化學成分與被補償的熱電偶相同，但是實際中，延長型的導線也并不是用和熱電偶相同材質的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導線代替。補償導線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補償導線的紅色線，而負極則連接剩下的顏色。一般的補償導線的材質大部分都采用銅鎳合金。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

除了應用熱電偶作為溫度傳感器的測溫材料外，其他還有熱敏電阻等等，相比熱電偶來說，熱電阻的測溫范圍就比較窄，但它具有良好的線性關系。使用的時候，根據不同的條件，選擇適當的溫度傳感器產品進行測量。