一：热电偶的优点：
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的，外有保护套管，用起来非常方便。
二：热电偶的基本构造：
工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。
1．热电偶工作原理
1）．热电极：两种导体A、B。 2）．热电势：闭合回路中的电势。
3）．测量端（工作端、热端）：置于被测温度（t）中。
2．热电偶测温原理
热电偶的测温原理是基于两种不同成分的导体两端连成回路时，如两连接点温度不同，就会在其回路内产生热电势的物理现象。不同成分的导体构成热电偶的两电极，两接点的温度差越大，产生的热电势就越大。热电偶的三个基本原理为：均质导体定律，中间导体定律，中间温度定律。 t0t0IA电极t1B电极 均质导体定律：
两种均质金属组成的热电偶其电势大小与热电极直径、长度及原热电极长度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端温度有关，热电势大小是两端温度的函数之差，如果两端温度相等，则热电势为零，如果材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计的测量误差。 中间导体定律：
在热电偶回路中，插入第三、四种导体，只要使插入导体的两端温度相等，且插入导体是均质的，则无论插入导体的温度分布如何，都不会影响原来热电偶的热电势的大小。
根据中间温度定律：EAB(t,0) = EAB(t,t0)+EAB(t0,0)
3．热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到 仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 热电偶的补偿导线：
热电偶的补偿导线实际上是一对在规定温度范围（一般为0～100℃）内使用的热电偶丝。采用与热电偶电极材料相同的金属材料或在规定温度范围内，热电特性与所配接的热电偶相同，且易于获得的价格低廉的金属材料做成，在测温中作为热电偶与二次仪表的连接导线使用。 使用补偿导线时应注意的问题：
1、补偿导线必须与相应型号的热电偶配用。
2、补偿导线在与热电偶仪表连接时，正负极不能接错。两对连接点要处于相同温度。
3、补偿导线和热电偶连接点温度不得超过规定使用的温度范围100℃。 4、要根据所配仪表的不同要求，选用补偿导线的线径。
5. 使用长度 因为热电偶的信号很低,为微伏级,如果使用的距离过长,信号的衰减和环境中强电的干扰偶合,足可以使热电偶的信号失真,造成测量和控制温度不准确,在控制中严重时会产生温度波动。 根据我们的经验,通常使用热电偶补偿导线的长度控制在50米内比较好,如果超过50米,建议使用温度变送器进行传送信号。温度变送器是将温度对应的电势值转换成直流电流传送,抗干扰强
热电偶补偿导线主要技术指标： 热电偶补偿导线号按产品的品种划分为SC、KC、KX、EX、JX、TX、NC
其中： Ｓ—表示热电特性允差为精密级的补偿导线； Ｇ—表示一般用补偿导线； Ｈ—表示耐热用补偿导线； Ｒ—表示多股补偿导线； Ｐ—表示有屏蔽层的补偿导线； Ｖ—聚氯乙烯材料（ＰＶＣ）； Ｆ－聚四氟乙烯材料； Ｂ—无碱玻璃丝材料
4.补偿方法：
1、电桥补偿法：电桥补偿法是目前实际应用中最常用的一种处理方法，它利用不平衡电桥产生的热电势来补偿热电偶因冷端温度的变化而引起热电势的变化，经过设计，可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势变化，于是实现的自动补偿
冷端恒温法：这是一种最直接的冷端温度处理方法，把热电偶冷端，也就是补偿导线接二次仪表的一端放入恒温装置中，保持冷端温度为0度，所以称之为：冰浴法“这种方法多用于实验室中
计算修正法：当用补偿导线把热电偶的冷端延伸到t0处，只要t0值已知，并测得热电偶回路的热电势，就可以通过查表的方法来计算出被测温度t，这种方法主要用于临时测温
补偿导线法 这是最常用的方法，即把热电偶延长把冷端引至温度较稳定的地方(通常为控制室)，然后由人工来调正冷端温度，即把仪表零点调至室温,或由仪表内电路进行自动补偿。
二极管补偿法
由PN结理论可知,在室温附近,当流经PN结的电流恒定时, PN结温度每升高1℃,其正向电压将减小2~2·5mV (具体数值由PN结参数确定),据此特性,可设计相应热电偶冷端温度补偿电路。 集成温度传感器补偿法
这种方法是利用高性能半导体温度传感器实现测温和补偿的,其原理是由集成温度传感器测得冷端温度,再与热电偶所测温差叠加而得到热端温度。该补偿法方法简单、精度高、线性好。
软件补偿法： 目前,可用器件有电流输出型器件AD590和电压输出型器件LM135、LM235、LM335等,其中AD590应用广泛,其输出电流与绝对温度成正比,如将AD590的输出电流通过1k电阻,即可获得1mV/K的输出电压,信号处理方便 例题：用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0=30℃，测得热电势EAB（t，t0）为33.29mV，求加热炉的温度？
解：先由镍铬-镍硅热电偶分度表查得EAB（30，0）1.203 mV。根据中间温度定律可得：EAB（t，0）=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)=33.29+1.203=34.493mV 再查镍铬-镍硅热电偶分度表得t=829.8℃
三．热电偶的种类及结构形成 1。热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。
热电偶分度号 热电极材料
正极 负极
S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂
B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬 镍硅 T 纯铜 铜镍 J 铁 铜镍 N 镍铬硅 镍硅 E 镍铬 铜镍
2、常用热电偶丝材及其性能
1）、铂铑10－铂热电偶（分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶）
该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂；它的特点是：
（１）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；
（２）精度高，它是在所有热电偶中，准确度等级最高的，通常用作标准或测量较高的温度；
（３）使用范围较广，均匀性及互换性好；
（４）主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。
２）、铂铑13－铂热电偶（分度号为Ｒ，也称为单铂铑热电偶）
该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，同S型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界，作为高温热电偶用得最多，而在中国，则用得较少；
３）、铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为Ｂ，也称为双铂铑热电偶）
该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变化的影响；长期使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。
Ｂ型热电偶适宜在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空气氛中的短期使用；即使在还原气氛下，其寿命也是Ｒ或Ｓ型的10～20倍；由于其电极均由铂 铑合金制成，故不存在铂铑－铂热电偶负极上所有的缺点、在高温时
很少有大结晶化的趋势，且具有较大的机械强度；同时由于它对于杂质的吸收或铑的迁移的影响 较少，因此经过长期使用后其热电势变化并不严重、缺点价格昂贵（相对于单铂铑而言）。
４）、镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为Ｋ）
该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金（有些国家的产品负极为纯镍）。可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及 惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为低于1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。
Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。
Ｋ型热电偶的缺点：
（1）热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下（例如超过1000℃）往往因氧化而损坏；
（2）在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；
（3）其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；
（４）长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。
５）、镍铬硅－镍硅热电偶（分度号为Ｎ）
该热电偶的主要特点是：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好，另外，在400～1300℃ 范围内，Ｎ型热电偶的热电特性的线性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工。
６）、铜－铜镍热电偶（分度号为Ｔ）
T型热电电偶,该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金（也称康铜），其主要特点是：在贱金属热电偶中，它的准确度最高、热电极的均匀性好；它的使用 温度是-200～350℃，因铜热电极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们
灵敏 度比较高，铜－康铜热电偶还有一个特点是价格便宜，是常用几种定型产品中最便宜的一种。
７）、铁－康铜热电偶（分度号为Ｊ）
J型热电偶,该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜（铜镍合金），具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中，温度范围从 -200～800℃，但常用温度只是500℃以下，因为超过这个温度后，铁热电极的氧化速率加快，如采用粗线径的丝材，尚可在高温中使用且有较长的寿命； 该热电偶能耐氢气（Ｈ2）及一氧化碳（ＣＯ）气体腐蚀，但不能在高温（例如500℃）含硫（Ｓ）的气氛中使用。
８）、镍铬－铜镍（康铜）热电偶（分度号为Ｅ）
Ｅ型热电偶是一种较新的产品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金（康铜），其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应用 范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的条件与Ｋ型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很 敏感。
)热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； ② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； ③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； ④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
（四）热电偶常见故障处理方法
正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。除了补偿导线接反，用错及接线松动引起的常见误差外（处理方法：正确使用补偿导线，紧固接线端子），安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。 1、安装不当引入的误差
如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。 2、热惰性引入的误差
由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电
偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。 3、热阻误差
高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。 故障现原 因 分 析 检 修 方 法 象 热电势1.电偶内部电极漏电（短路）。 1. 经检查若是由于潮湿所引比实际2.热电偶内部潮湿。 起,则可将热电偶烘干,若是值小3.热电偶接线盒内接线柱间短由于瓷管绝缘不良,则应予(显示路。 以更新。 仪表指4.补偿导线因绝缘烧坏而短路。 2. 将热电偶保护套管和热电偶示偏5.热电偶的电极变质或热接点分别烘干,并检查保护套管低) 将要腐蚀断。 是否有漏气、漏水现象、对6.补偿导线与热电偶在型号上不合格的保护套管应予以更配接错误。 新。 7.补偿导线与热电偶极性接反。 3. 打开接线盒,把接线板刷干8.热电偶安装位置和插入深度净。 不符合要求。 4. 将短路点找出处理或更换新9热电偶冷端温度过高。 的补偿导线。 10.热电偶型号与二次仪表型号5. 更换热电偶。 不一致。 6. 更换成同类型的补偿导 线。 7. 重新接正确。 8. 改变安装位置和插入深度。 9. 冷端移开高温区。 10.更改成同类型的。 热电势1. 热电偶的型号与二次仪表型1. 更换成同类型的 比实际号不符合. 2. 更换成同类型的 值大2. 补偿导线型号与热电偶型号3. 更换热电偶 (显示不符合. 4. 按规定要求重新安装 仪表偏3. 热电极变质. 5. 修复或更换绝缘材料 高) 4. 热电偶安装方法.位置或插6. 处理补偿导线,使两接点温入深度不当 度相同 5. 绝缘破坏造成外电源进入热7. 检查排除干扰源
电偶回路 6. 补偿导线与热电极连接处两点温度不同 7. 有干扰信号进入 8. 热电偶参考端温度偏高(测负温时) 测量仪1. 热电极在接线柱处接触不良 表指示2. 热电偶有断续短路或接地现值不稳象 定 3. 热电偶电极似断非断 4. 热电偶安装不牢固,发生摆动 5. 补偿导线有接地断续短路现象 8. 调整参考温度或进行修正 1. 重新接好. 2. 将热电偶的热电极从保护套管中取出,找出故障点并予以消除. 3. 更换新电极. 4. 安装牢固. 5. 找出故障点并予以消除. 热电1. 热电极变质. 偶电2. 热电偶的安装位置与安势误差大 装方法不当. 3. 热电偶的保护套管的表面积垢过多. 4. 测量线路(热电偶和补偿导线)短路. 5. 热电偶回路断线. 6. 接线柱松动. 1. 更换热电极. 2. 改变安装位置与安装方法. 3. 进行清理. 4. 将短路处重新进行绝缘处理. 5. 找到断线处,并重新连接. 6. 拧紧接线柱. K型热电偶每10度对应0.4欧姆 100度为4.0欧姆 S型热电偶每10度对应1.0欧姆 100度为0.7欧姆