浅谈热电偶传感器

前言：热电偶传感器结构简单、测量范围广、精度高、惯性小，在温度测量中应用极为广泛。热电偶材料一般有铂铑-铂铑和铂铑-铂，镍铬-镍硅等。这种热电偶的结构主要由接线盒、保护套管、绝缘管和热电极等组成。
热电偶传感器是利用“热电效应”制成的，利用两种不同导体组成闭合回路。当闭合回路的两接点也就是热电偶的工作端和自由端分别处于不同的温度场中时，回路中将会产生电动势，产生的电动势只与工作端和自由端的温度差有关。若我们把自由端的温度固定不变，则热电偶产生的热电动势只随工作端温度的变化而变化。这样一定的热电动势就对应着一定的温度，测量热电动势，也就可以达到测温的目的。应用起来十分方便。
热电偶之所以在工业中应用如此广泛，这和它自身的特点是分不开的。如果热电偶回路中的两个热电偶材料相同，无论两接点温度如何，热电动势均为零。根据这个特性。可以检验两个热电极材料成分是否相同，分布是否均匀。在热电偶中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电势不变。利用这种特性，可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器。
由于热电偶产生的热电动势与两端温度有关，只需将冷端的温度恒定，热电动势就与热端温度成单值函数。在实际应用中，热电偶的冷端通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响，其温度不是恒定不变的，因此必须采取一些相应的措施进行补偿，常用的方法有冷端恒温或补偿导线法。所谓冷端恒温法是将热电偶的冷端置于温度为0℃的恒温器内或是置于各种恒温器内，使之保持温度恒定。利用一对化学成分不同，价格便宜的导线，在一定温度范围内与配接的热电偶具有一致的热电特性。补偿导线法是将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所。相当于将热电极延长，根据热电偶回路中接入第三种导体，只要导体两接点温度相同，回路中总的热电动势保持不变。这样只要热电偶和补偿导线的两个接点温度一致，就不会影响热电动势的输出。
热电偶传感器用于温度测量，在工业中应用十分广泛，现举例说明它简单有效的用途。在各种钢铁制件的表面，为防止生锈和制件的美观，常采用喷漆的方法对其装饰。在生产过程中有对油漆进行加温的工序，此时热电偶传感器在温度的控制过程中会发挥重大的作用。此种热电偶传感器采用(镍铬-镍硅)热电偶测量温度，热端设定一定的温度，为了进行炉温的调节及显示，必须将热电偶产生的热电动势信号送到仪表室，仪表室的环控温度恒定为20℃。热电偶采用补偿导线法，具体接线如附图。
当对油漆加温控制时，先设定好热端温度，当用电把油漆加到设定温度时，热电动势就会送到仪表室。仪表内的继电器就会跳闸，电路就会切断，停止加热，当温度下降到一定程序时，合上闸刀，就继续加热，这样就达到控制温度的目的。
随着工业的发展，温度作为需要测量和控制的重要参数，在各行业都普通存在。热电偶作为温度测量的有效途径，将会发挥越来越重要的作用!