熱電偶型溫度傳(chuan) 感器具有量程大、成本低、響應速度快、耐久性好等特點，被廣泛的應用於(yu) 工業(ye) 現場的溫度測量。R型熱電偶可以測量1700多度（℃）的高溫，在高溫測量場合有廣泛的應用。今天這篇文章，我們(men) 來談談熱電偶的工作原理。

什麽(me) 是熱電偶呢？

熱電偶（thermocouple）是把兩(liang) 種不同材料的金屬的一端連接起來，利用熱電效應來測量溫度的傳(chuan) 感器。如下圖：

熱電效應是熱電偶的物理基礎，什麽(me) 是熱電效應呢？

我們(men) 知道，當在一段金屬絲(si) 的兩(liang) 端施加電壓時，金屬絲(si) 會(hui) 有電流流過並發熱。這種現象稱為(wei) 電流的熱效應。

1821年，德國科學家托馬斯·約翰·賽貝克（seebeck）發現了電流熱效應的逆效應：即當給一段金屬絲(si) 的兩(liang) 端施加不同的溫度時，金屬絲(si) 的兩(liang) 端會(hui) 產(chan) 生電動勢，閉合回路後金屬絲(si) 中會(hui) 有電流流過。這種現象被稱為(wei) 熱電效應，也稱為(wei) 塞貝克效應。

下麵是熱電效應的圖解：

圖中黑線表示金屬絲(si) ，T1、T2和T3表示金屬絲(si) 上不同的溫度差，T3大於(yu) T1。

設T3和T1的溫度差為(wei) ΔT，則金屬絲(si) 兩(liang) 端的電壓：

V31=S(T)xΔT；其中S(T)稱為(wei) 塞貝克係數。

既然一條金屬絲(si) 兩(liang) 端在不同的溫度下可以產(chan) 生電壓差，那麽(me) 熱電偶為(wei) 什麽(me) 要使用兩(liang) 種金屬呢？

答案是：如果電壓表的探針使用的是與(yu) 被測金屬絲(si) 相同的金屬，理論上電壓表將測量不到任何電壓。因為(wei) 這相當於(yu) 把金屬絲(si) 延長了，而延長後的金屬絲(si) 兩(liang) 端沒有溫度差，因此就不會(hui) 產(chan) 生電壓差。

不同金屬的塞貝克係數是不同的，測量電壓等於(yu) 兩(liang) 種材料的塞貝克係數函數之差的積分，這就是熱電偶使用兩(liang) 種不同金屬的原因。

根據兩(liang) 種金屬的種類及含量的不同，熱電偶可分為(wei) 不同的類型。

GB/T 16839將熱電偶分成如下幾個(ge) 類別：

熱電偶的字母標誌也稱為(wei) 分度號
熱電偶中兩(liang) 種金屬的連接端稱為(wei) 測量端，也稱為(wei) 熱端；與(yu) 之相對應的一端稱為(wei) 冷端。冷端作為(wei) 參考端，早期使用冰水溫度（0℃）作為(wei) 參考。通過測量的電壓的不同，以冷端為(wei) 參考，來計算熱端的溫度。

隨著技術的發展，熱電偶的冷端並不必須為(wei) 0℃。目前市場一些PLC的熱電偶模塊，比如S7-1200的SM1231 Thermocouple，可以通過冷端補償(chang) 技術，根據測量到的電壓值來計算出測量端的溫度。示意圖如下：

注：冷端作為(wei) 參考端，溫度應基本保持不變。

好了，關(guan) 於(yu) 熱電偶的工作原理就先介紹到這裏。