何谓热电偶
所谓热电偶,是指由两种不同材质的金属导体构成的温度传感器。
与其他温度计(水银温度计、热敏电阻等)相比较,主要用于工业行业的热电偶具有如下特点。
- 响应速度快。
- 可进行-200℃到+1700℃之间大范围的温度采集。
- 可对特定点和小空间进行温度采集。
- 由于温度信息可检测为电信号(热电动势),信息的处理和分析非常便利。
- 价格低廉,易购买。
热电偶的原理
1821年德国科学家塞贝克(T. J. Seebeck)发现:当连接两种不同金属,并对两端的接点施加不同温度时,金属之间会产生电压并有电流通过。
这一现象以发现者的名字命名为“塞贝克效应”。该电路中生成电流的电力被称为热电动势(Thermoelectromotive force),其极性和大小仅由两种导体的材质和两端之间的温度差决定。

利用前面所说的塞贝克效应,热电偶凭借两种不同金属的接合处(测温接点)T1与采集仪接点(基准接点)T0之间的温度差T,从而产生电压。
使用热电偶采集温度时,采集仪会采集该电压。
类型

采集方式

- 将基准接点设为0°C(冷接点补偿)直接读取温度的方法
- 采集基准接点的气温(基准接点补偿)计入温度差ΔT的方法
采集时,将冷接点维持在0℃非常困难。通过采集端子周围的温度,将其与以0℃为基准的热电动势相加,可以获得测温接点的温度。我们称之为基准接点补偿。
热电偶的感温部位位于何处?

图为将热电偶插入装有热液体的杯中的示意图。
假设液体内温度为均匀100°C(无温度梯度)。
此时,液体内的热电偶部分不会产生热电动势。热电动势只产生于存在温度梯度的部分。
由于热电偶的感温部位会产生热电动势,因此该温度梯度部位即为热电偶的感温部位。
实际应用
热电偶测温时,需要参考(冷端)的温度,因为热电偶测量的是热电偶两端(热端和冷端)的温度差。
在实际应用中,冷端的温度并不恒定,也可能不容易直接测量。如果不对这个冷端温度进行补偿,就可能导致测量误差。
MAX6675内置了一个冷端补偿电路。通过一个内部的温度传感器直接测量出MAX6675芯片的温度,然后将这个温度作为冷端温度。
再根据这个温度计算出应该对热电偶电压进行多大的补偿,以消除冷端温度变化带来的测量误差。