如何应用热电偶

虽然许多传感器可以测量温度，但最常见的三种是电阻温度检测器(RTD)，热电偶和热敏电阻。热电偶(TC)是其中最常见的，由两种不同的金属组成，一端连接在一起，另一端打开(输出端)，在给定温度下产生电压。热电偶的电压信号随着温度的升高而增加。

tc无处不在有几个原因，主要是它们的低成本。tc也非常坚固。一般来说，它们只是两种合金在一端的点焊。然而，金属护套tc可用于恶劣或腐蚀性环境。

tc的种类也很多。不同的合金允许不同的测量范围和灵敏度，包括:J, K, T, E, R, S, B和n。最常见的类型是J, K和T。

一般来说，tc可以覆盖很宽的温度范围。例如，K型范围为-260℃至+ 1370℃。所有类型的热电偶的范围都列在NIST(美国国家标准与技术研究所)参考表(www.nist.gov）.

热电偶的一个显著特点是其电压与温度的非线性关系。因此，需要线性化。

开放端信号不仅是封闭端温度(测量点)的函数，也是开放端温度的函数。只有将T2保持在标准温度下，才能认为被测信号是T1变化的直接函数。T2的行业标准为0℃;大多数表格和图表都接受这种假设。

在工业仪器中，实际温度在T2和0℃之间的差异通常在仪器中通过电子方式进行校正，这种调整被称为冷端补偿或冰点参考。请看图表。

优点:无动力

热电偶比其他类型的温度传感器有许多优点。首先，它们是自供电的，不需要外部电源。它们也非常坚固，可以承受恶劣的环境。

与rtd和热敏电阻相比，热电偶也很便宜，而且种类繁多，温度范围也很广。例如，C型热电偶的额定温度为2,340oC (4,208oF)，而N型热电偶的额定温度为-270oC (-450oF)。

缺点:噪音

热电偶的非线性需要冷端补偿(CJC)来进行线性化。此外，电压信号通常很低，在几十到几百微伏之间。这需要仔细的技术来消除低电压测量中的噪声和漂移。

另一个缺点是与rtd或热敏电阻相比，热电偶的精度较低。它们也是最不敏感的温度传感器。根据热电偶类型的不同，一度的变化可能意味着信号的几微伏变化。

设置的建议

在设置和使用热电偶时避免一些常见错误将产生更好的测量结果。经常出现的一个问题是CJC没有正确配置或补偿，或者根本没有。这将导致不准确或非线性的温度测量。

另一个错误是使用从热电偶连接到测量装置的铜线。这样做实际上是在测量中引入了另一个热电偶，因为任何不同金属的结都会形成热电偶。

在测量设备方面，所使用的电压表可能对热电偶测量不够敏感。为了避免这个问题，请确保电压表对低电压(微伏到毫伏)测量足够敏感和准确。

有关更多温度测量基础知识，请参阅“电阻温度检测器”。

作者信息

Dale Cigoy，高级应用工程师，Keithley Instruments Inc.

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