温度传感器应用广泛，种类繁多，但常见的主要类型有：热电偶、热电堆、 热敏电阻、电阻温度检测器、IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟 输出传感器和数字输出传感器两种类型。按照温度传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

（1）热电偶的基本定义 

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。

作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一热电偶，与铂热电阻一起， 约占整个温度传感器总量的 60%，热电偶通常和显示仪表等配套使用，直接测量 各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。优点有测量精度高，测量范围广，构造简单，使用方便。

（2）热电偶测温基本原理 

热电偶是一种感温元件，可直接测量温度并将其转换为热电动势信号。该信号经过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶的工作原理是由两种不同成份的导体组成闭合回路，在温度梯度存在时，电流会通过回路，产生热电动势，这就是塞贝克效应。热电偶的两种导体称为热电极，其中一端为工作端（温度较高），另一端为自由端（通常处于恒定温度下）。根据热电动势与温度的关系，制作热电偶分度表，不同的热电偶有不同的分度表。

当在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶产生的热电势将保持不变，不受第三种金属的影响。因此，在热电偶测温时，可以接入测量仪表，通过测量热电动势来确定被测介质的温度。热电偶将导体或半导体A和B焊接成闭合回路。

热电偶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。

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，这种现象称为热电效应，而这种电动 势称为热电势。热电偶就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。

热电偶是一种能量转换器，将热能转换为电能，通过测量所产生的热电势来衡量温度。在研究热电偶的热电势时，需要注意以下几个问题：

1）热电偶的热电势是热电偶两端温度之差的函数，而不是热电偶两端温度差的函数。

2）热电偶产生的热电势的大小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，前提是热电偶材料均匀。

3）在确定热电偶两个热电偶丝的材料成份后，热电偶热电势的大小仅与热电偶的温度差有关。如果热电偶冷端的温度保持恒定，热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。

常用的热电偶材料有：

（3）热电偶的种类及结构 

种类

热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓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。

热电偶的基本构造

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。

常用热电偶丝材及其性能：

A、铂铑 10－铂热电偶（分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂；

特点：

（１）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用 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，准确度等级最高的，通常用作标准或 测量较高的温度；

（３）使用范围较广，均匀性及互换性好；

（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。

B、铂铑 13－铂热电偶（分度号为Ｒ，也称为单铂铑热电偶） 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 用得最多，而在中国，则用得较少；

C、铂铑 30－铂铑 6 热电偶（分度号为Ｂ，也称为双铂铑热电偶） 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，可忽略冷端温度变化的影响；长期使用温度为 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，因此经过长期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）。

D、镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为Ｋ） 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（有些国 家的产品负极为纯镍）。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℃，长期使用温度为 1000℃，其热电势与 温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。

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。

E、镍铬硅－镍硅热电偶（分度号为Ｎ） 该热电偶的主要特点是：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。

E、铜－铜镍热电偶（分度号为Ｔ） 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），其主要特点是：在贱金属热电偶中，它的准确度最高、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便宜，是常用几种定型产品中最便宜的一种。

F、铁－康铜热电偶（分度号为Ｊ） 

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 格便宜,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。

G、镍铬－铜镍（康铜）热电偶（分度号为Ｅ） 

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），其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应 用范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、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。下表所列的是常用热电偶的材料规格和线径使用温度的关系：

热电偶分度号线径（mm）长期短期 

ＳΦ0。513001600 

ＲΦ0。513001600 

ＢΦ0。516001800 

ＫΦ1。28001000 

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