熱電偶是一種流行的溫度傳感器。便宜，可互換，標準連接器以及較大的溫度測量范圍，主要的限制是精度，很難獲得小于1°C的系統誤差。 工作原理 How they work 1822年，一位名叫托馬斯塞貝克的愛沙尼亞內科醫生意外發現了兩段金屬的連接端產生了電壓。熱電偶便是基于這種塞貝克效應的。雖然任意兩種金屬就可以做成一個熱電偶，但是還是會采用許多標準的型號，因為它們擁有超前的電壓輸出和較大的溫度梯度下面的圖表顯示的是最常用的K型熱電偶  附表顯示了在任意溫度下熱電偶所產生的電壓，以上圖為例，K型熱電偶在300°C時可產生12.2mV電壓。但是不可以簡單的在熱電偶上連接電壓表進行測量，因為與電壓表連接會產生第二個不希望得到的熱電偶結點。為了得到較為精確的測量值，必須采用冷端補償技術（CJC）。你可能會問為什么在熱電偶上連接一個電壓表不會產生一些附加的熱電偶結點（與熱電偶連接的引線，與電壓表連接的引線，電壓表內部引線等等） 熱電偶中間導體定律描述到：熱電偶回路中，接入第三導體，只要第三種導體的兩個接頭溫度相同，則回路中的總熱電勢不變。 該定律對于熱電偶的結點結構來說也是非常重要的，熱電偶的結點連接可以采用焊接的方式，只要保證焊錫不會影響測量讀數。實際上，盡管熱電偶結點都是采用熔接的方式的（通常是采用電容性放電的方式）這樣可以保證熱電偶的性能不會因熔接點而受到影響。 所有標準的熱電偶表格都允許有第二個熱電偶結點，只要這個結點是在0°C的情況下。 傳統的做法是把該結點放置在冰水融合物中（冷端補償）采用冰水融合物并不是對大部分的測量設備和應用場合都是適用的，所以需要把熱電偶與測量設備的連接點溫度記錄下來。 典型地，冷端溫度是由一個高精度的熱敏電阻來傳感的，這個熱敏電阻與測量的設備之間有很好的熱傳導關系從第三導體與熱電偶之間的結點與熱電偶本身的結點的測量值可以計算出熱電偶末端的確切溫度。對于少部分的設備來說，CJC技術由一個半導體溫度傳感器來實現。這種方法把熱電偶的信號與半導體直接相連，最終就可以直接獲得準確的測量值，而不需要去記錄兩個溫度再進行計算。理解冷端補償技術是非常重要的；任何冷端溫度測量所產生的誤差都會導致熱電偶末端測量溫度的誤差。 線性化 Linearisation 如采用CJC技術一樣，測量設備必須還要考慮到熱電偶輸出非線性這個事實。熱電偶測量溫度與輸出電壓的關系是一個復雜的多項式方程（復雜程度取決于熱電偶的類型）類似的線性化方法被用在低成本的熱電偶儀表上。高精度的設備，例如Pico TC-08，在計算機內存里已經存儲了相關的熱電偶查詢表格，可自動消除這種非線性問題所帶來的誤差。 熱電偶類型 Thermocouples type 熱電偶可以是裸線式的焊珠熱電偶，此類型具有低成本和快速相應時間的特點；也可以是探頭式的熱電偶。多種探頭式的熱電偶適合不同類型的測量設備（工業，科研，食品，醫藥等等）需要提醒的一點是：在選用探頭時要首先確定它們具有相匹配的連接頭。兩種常用的接頭類型是標準的圓形插腳接頭和小型的平式插腳接頭，這導致了一些誤會就是：以為小型的接頭會比標準的接頭更加流行。選擇一個熱電偶需要考慮熱電偶的類型以及絕緣層和探頭的結構。所有的這些因素都會給溫度的測量范圍，測量進度和讀數的準確度帶來影響。以下顯示的是熱電偶的類型列表。 | |||||
K型熱電偶（鉻鎳合金/鎳鋁合金） Type K (Chromel / Alumel) | K型熱電偶是一種多功能的熱電偶。除了成本較低之外，由于它使用的普遍性，K型熱電偶還廣泛的在各種探頭中使用。K型熱電偶可以在-200°C到1200°C的范圍內使用。靈敏度約為41 μV/°C。除特殊情況，一般都選用K型熱電偶。 | ||||
E型熱電偶（鉻鎳合金/鎳鋁合金） Type E (Chromel / Constantan) | E型熱電偶具有較高的輸出（68 μV/°C），這非常適用于低溫度的測量。（低溫）另一個特性是它沒有磁性。 | ||||
J型熱電偶（鐵制/銅鎳合金） Type J (Iron / Constantan) | J型熱電偶不及K型的使用得普遍，因為它的測量范圍限制在-40°C到750°C之間。最主要的應用場合是某些不能適應新熱電偶的就設備。 J型熱電偶不可在760°C以上使用因為階躍的磁性變換會導致永久性減低熱電偶的測量精度。 | ||||
N型熱電偶（Nicrosil/Nisil） Type N (Nicrosil / Nisil) | 高穩定性能與抗高溫氧化性能使得N型熱電偶適用于高溫測量而不用使用昂貴的白金型熱電偶（B,R,S型）N型熱電偶作為一種改良型的K型熱電偶，將會得到更加廣泛的使用。B,R,S型熱電偶是昂貴金屬熱電偶，并具有與N型相類似的特性。它們是最穩定的熱電偶，但是因為它們的靈敏度較低（約10 μV/°C），所以通常僅被使用在高溫測量的環境中（>300°C）。 | ||||
B型熱電偶（白金/金銠） Type B (Platinum / Rhodium) | 適用于高達1800°C的溫度測量。通常B型熱電偶會在0°C與42°C有相同的輸出（取決于它們的溫度/電壓特性曲線的形狀）這使得不可用于50°C以下的溫度測量。 | ||||
R型熱電偶（白金/金銠） Type R (Platinum / Rhodium) | 適用于高達1600°C的溫度測量。較低的靈敏度（10 μV/°C）以及較高的成本使得它們不能夠被普遍的使用。 | ||||
S型熱電偶（白金/金銠） Type S (Platinum / Rhodium) | 適用于高達1600°C的溫度測量。低靈敏度（10 μV/°C）和較高的成本使得它們不能夠被普遍的應用。但是由于它的高穩定性，S型熱電偶通常被用于黃金熔點（1064.43°C）的標準測量。在選用熱電偶的型號時，必須先確定你所使用的設備在相應的測量溫度范圍上沒有被限制。以下的列表顯示了8通道Pico TC-08所能測量的溫度范圍。 注意低靈敏度的熱電偶（B,S與R型）同時也有較低的分辨率 | ||||
熱電偶類型 | 測量范圍°C | 0.1°C分辨率 | 0.025°C分辨率 | ||
B | 20 to 1820 | 150 to 1820 | 600 to 1820 | ||
E | -270 to 910 | -270 to 910 | -260 to 910 | ||
J | -210 to 1200 | -210 to 1200 | -210 to 1200 | ||
K | -270 to 1370 | -270 to 1370 | -250 to 1370 | ||
N | -270 to 1300 | -260 to 1300 | -230 to 1300 | ||
R | -50 to 1760 | -50 to 1760 | 20 to 1760 | ||
S | -50 to 1760 | -50 to 1760 | 20 to 1760 | ||
以下圖表顯示的是在不同溫度時熱電偶輸出的電壓值。注意白金熱電偶的輸出電壓較小，這就正好說明了為什么它們不能被用于高溫測量。 | |||||
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