【導讀】熱電偶的測溫原理是基于熱電效應。在兩種不同材料的導體或半導體A和B組成的閉合可路中，如果兩個導體A和B的連接點溫度不同，設T>T，則回路中會產生一個電動勢，即生此閉合回路中有電流產生，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。
熱電偶的測溫原理是基于熱電效應。在兩種不同材料的導體或半導體A和B組成的閉合可路中，如果兩個導體A和B的連接點溫度不同，設T>T，則回路中會產生一個電動勢，即生此閉合回路中有電流產生，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電效應是由塞貝克在1821年發(fā)現(xiàn)的所以又稱為塞貝克效應。回路產生的電動勢稱為熱電動勢。由兩種不同的導體或半導體A和B月成的閉合回路稱為熱電偶，如圖1-19所示。導體或半導體A和B稱為熱電偶的熱電極。熱偶的兩個連接點，溫度為T的被測對象的接點稱為熱端，又稱為檢測端或者工作端;溫度為參考溫To的另一接點稱為冷端，又稱為參考端和自端。
熱電偶產生的熱電動勢是由接觸電動勢和溫差動勢兩部分組成的。
1.接觸電動勢
兩種不同材料的導體A和B接觸時，由于兩者內部的自由電子密度不同，而在接觸點會:生的電動勢，稱為接觸電動勢，又稱為帕爾貼電動勢。當兩種不同材料的金屬接觸在一起由于各自的自由電子密度不同，自由電子通過接觸處相互向對方擴散。電子密度大的材料于失去的電子比獲得的電子多，所以在接觸處附近會積累正電荷，而電子密度小的材料由于得的電子多于失去的電子，因此在接觸處附近會積累負電荷，這樣就在接觸處產生了電位
回路中總的接觸電動勢為
e∧в(T,T°)= e∧в( T)-eв(T)(1-9)從上述公式中可以看出，接觸電動勢的大小與溫度高低及導體中的電子密度有關。溫度趨高接觸電動勢越大，導體的電子密度越高，接觸電動勢也越大。
2.溫差電動勢
對導體A或者導體B來說，其兩端的溫度不同也會產生電動勢，該電動勢稱為溫差電動勢，又稱為湯姆遜電動勢。如果設導體兩端的溫度分別為T和T。由于高溫端"的電子能量比低溫端7的電子能，因此從高溫e(T,石)端擴散到低溫端的電子數(shù)要比從低溫端擴散到高溫端的電子數(shù)多從而使高溫端失去電子而帶正電，低溫端因得到電子而帶負電，從而形成了一個從高溫端到低溫端的靜電場，因此在導體的兩端圖1-20 溫差電動便產生了一個電動勢差，這就是溫差電動勢。
e (T,o)= o dre (T,To)= ondT
(1-10)
(1-11)
式中導體 A、B兩端溫度為T、T。時形成的溫差電動勢;--高溫端、低溫端的溫度:
湯姆遜系數(shù)，表示導體 A、B兩端的溫度差為1℃時所產生的溫差電動勢CA、OR例如在0℃時，銅的湯姆遜系數(shù)σ=2mV/℃。
3.熱電偶回路的總的熱電動勢
由導體A和B組成的熱電偶回路，其接點溫度分別為7、T，如果T>T，則熱電偶的總的熱電動勢包括兩個接觸電動勢和兩個溫差電動勢，即
EB(T,7)=eB(T)-eB(T)+e(T,T)-e(T,T)MM(o-o)a7式中 NAT、NAT--導體A在接點溫度為T和T。時的電子密度;
(1-12)
NBT、NBT。--導體B在接點溫度為T和T。時的電子密度;
CA、σe--導體A和B的湯姆遜系數(shù)。
總熱電偶及熱電動勢原理圖如圖1-21所示，由于溫差電動勢比接觸電動勢要小得多，又因為T>T，所以熱電偶所產生的總的熱電動界EB(T,T)主要由兩個接觸電動勢組成，故
EAB(T,T)=eAB(T)-eAB(T)(1-13)
對于固定的熱電偶來說，若冷端溫度T恒定，則eA(T)為常數(shù)，用C來表示，則總的熱電動勢就變成了與熱端溫度T成單值的函數(shù)，即
EAB(T,T)=EAB(T,0)+EB(0,T)(1-14)=EB(T,0)-EB(T,0)=EB(T)-EAB(T)=EB(T)-C這就是熱電偶測溫的基本公式，從以上分析可以看出:(1)熱電偶回路熱電動勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關，與熱電偶的長度、粗
田無關。(2)只有用不同性質的導體(或半導體)才能組合成熱電偶:相同材料不會產生熱電動因為當A、B兩種導體是同一種材料時，In(N/N)=0，也即EB(T，To)=0。(3)只有當熱電偶兩端溫度不同，熱電偶的兩導體材料不同時，才能有熱電動勢產生。(4)導體材料確定后，熱電動勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關。如果使E(T)=數(shù)，則回路熱電動勢EB(T，T)就只與溫度T有關，而且是7的單值函數(shù)，這就是利用電偶測溫的原理。
在實際應用中，熱電動勢和溫度的關系是通過熱電偶的分度表來確定的。根據熱電動勢與度的函數(shù)關系，制成熱電偶分度表:分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的電偶具有不同的分度表。
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