在工作中常有些客户问道关于热电偶的工作原理与基本构造,新常技术今天把整理来的热电偶的工作原理与基本构造与大家分享.
两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，此现状称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，另一端叫做冷端(也称为补偿端)；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶其实就是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
(１)热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；
(２)热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
(３)当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。
(１)热电稳定性很高、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、经常使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；
(２)精度高，它是在所有热电偶中，度等级高的，通常用作标准或测量较高的温度；
(４)主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。
该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，同S型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界，作为高温热电偶用得多，而在中国，则用得较少；
该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端气温变化的影响；经常使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。
Ｂ型热电偶适宜在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空气氛中的短期使用；即使在还原气氛下，其寿命也是Ｒ或Ｓ型的10～20倍；由于其电极均由铂铑合金制成，故不存在铂铑－铂热电偶负极上所有的缺点、在高温时很少有大结晶化的趋势，且具有较大的机械强度；同时由于它对于杂质的吸收或铑的迁移的影响较少，因此经过经常使用后其热电势变化并不严重、缺点价格昂贵(相对于单铂铑而言)。
该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金(有些的产品负极为纯镍)。可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，经常使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格实惠公道，是目前用量大的热电偶。
Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。
(1)热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下(例如超过1000℃)往往因氧化而损坏；
(2)在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；
(3)其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；
(４)一直处在高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰(Ｍn)、钴(Ｃo)等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。
该热电偶的主要特征是：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好，另外，在400～1300℃范围内，Ｎ型热电偶的热电特性的线性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内(-200～400℃)的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工。
T型热电电偶,该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金(也称康铜)，其主要特征是：在贱金属热电偶中，它的度高、热电极的均匀性好；它的使用温度是-200～350℃，因铜热电极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏度比较高，铜－康铜热电偶还有一个特点是价格实惠公道，是常用几种定型产品中便宜的一种。
J型热电偶,该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜(铜镍合金)，具特点是价格实惠公道,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中，温度范围从-200～800℃，但常用温度只是500℃以下，因为超过这个温度后，铁热电极的氧化速率加快，如采用粗线径的丝材，尚可在高温中使用且有较长的寿命；该热电偶能耐氢气(Ｈ2)及一氧化碳(ＣＯ)气体腐蚀，但不能在高温(例如500℃)含硫(Ｓ)的气氛中使用。
Ｅ型热电偶是一种较新的产品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金(康铜)，其大特点是在常用的热电偶中，其热电势大，即灵敏度较高；它的应用场景范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度较高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的限制条件与Ｋ型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。
除了以上8种常用的热电偶外，作为非标准化的热电偶还有钨铼热电偶，铂铑系热电偶，铱锗系热电偶，铂钼系热电偶和非金属材料热电偶等。
该热电偶的工作端被牢固地焊接在一起，热电极之间需要用绝缘管保护。热电偶的在允许电压下不导电的材料很多，大体上可分为有机和无机绝缘两类，处于高温端的绝缘物一定要采用无机物，通常在1000以下选用粘土质绝缘管，在1300以下选用高铝管，在1600以下选用刚玉管。
保护管的作用在于使用热电偶电极不直接与被测介质接触，它不仅可延长热电偶的寿命，还可起到支撑和固定热电极增加其强度的作用；因此，热电偶保护管及绝缘选择是否合适，将直接影响到热电偶的常规使用的寿命和测量的度，被采用做保护管的材料主要分金属和非金属两大类.
