热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是： 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限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 常用的热电偶材料有： 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．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。 (2)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。 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。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
热电偶常见故障原因及处理方法见表4-1
表4-1热电偶常见故障原因及处理方法
故障现象 |
可能原因 |
处理方法 |
热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低） |
热电极短路 |
找出短路原因，如因潮湿所致，则需进行干燥；如因绝缘子损坏所致，则需更换绝缘子 |
热电偶的接线柱处积灰，造成短路 |
清扫积灰 |
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补偿导线线间短路 |
找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线 |
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热电偶热电极变质 |
在长度允许的发问下，剪去变质段重新焊接，或更换新热电偶 |
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补偿导线与热电偶极性接反 |
重新接正确 |
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补偿导线与热电偶不配套 |
更换相配套的补偿导线 |
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热电偶安装位置不录或插入深度不符合要求 |
重新按规定安装 |
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热电偶冷端温度补偿不符合要求 |
调整冷端补偿器 |
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热电偶与显示仪表不配套 |
更抽热电偶或显示仪表使之相配套 |
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热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高） |
热电偶与显示仪表不配套 |
更抽热电偶或显示仪表使之相配套 |
补偿导线与热电偶不配套 |
更换补偿导线使之相配套 |
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有直流干扰信号进入 |
排除直流干扰 |
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热电势输出不稳定 |
热电偶接线柱与热电极接触不良 |
将接线柱螺丝拧紧 |
热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地 |
找出故障点，修复绝缘 |
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热电偶安装不牢或外部震动 |
紧固热电偶，消除震动或采取减震措施 |
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热电极将断未断 |
修复或更换热电偶 |
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外界干扰（交流漏电，电磁场感应等） |
查出干扰源，采用屏蔽措施 |
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热电偶热电势误差大 |
热电极变质 |
更换热电极 |
热电偶安装位置不当 |
改变安装位置 |
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保护管表面积灰 |
清除积灰 |
