熱電偶是一種非常有用且廣泛使用的溫度測量工具，通常用于科學、工業、工程環境等領域。它們具有體積小、響應時間短等優勢，可以在各種危險或具有挑戰性的環境中使用，還能快速準确地測量極端溫度（270至2500℃的溫度範圍，具體取決配置）。盡管具有如此出色的功能，但它們的設計十分簡單，既能提供強大的功能，又頗具成本效益。通常采用字母J、K、L、N或T定義不同類型的熱電偶，不同的熱電偶具有不同的特性限值。有些熱電偶采用特殊材料，可以承受高溫和充滿挑戰性的環境；而另一些則較為薄弱，它們的制造成本較低，僅适合常規環境使用。在本指南中，我們将仔細研究市售的各種熱電偶，并讨論其潛在用途。

如上所述，熱電偶是一種傳感器工具，主要用于測量各種實體、組件或物質的未知溫度。值得注意的是，熱電偶至少由兩根不同金屬材質的導線組成，當它們連接在一起形成電路時，會形成兩個單獨的電學端。一端位于待測量的未知溫度的位置（“熱端”或“測量端”），另一端與一個已知且穩定溫度的物體連接（“冷”端或參考端）。在任何給定時間，這兩個端之間的溫差會在電路内産生電壓，其後續電流可用于測量未知或“熱”接觸點的溫度。

熱電偶基于熱電學的原理工作：如上所述，當熱端處的溫度相對于冷端處的溫度發生變化時，由異種金屬線構成的閉合電路會産生電壓變化。為了更直觀地了解這一原理的作用，可以想象一下，将平底鍋放在煤氣竈上時，熱能會很快沿鍋柄傳遞到手握的低溫端處，其實電能也是這樣傳遞的，隻是效果沒有那麼明顯罷了。之所以如此，是因為電路上兩個“端點”的溫度存在差異：當各端點間的溫差産生電動勢時，就會形成電流，而熱電偶使用随附的電壓表來測量電流。如果熱電偶已知低溫端具有穩定的起始溫度，它就可以利用這些電壓讀數來計算熱端的精确溫度讀數。另外還有一點需要注意，如果兩個端點的溫度相同，那麼在每個端點上産生的電動勢就會相互抵消，使流經端點的淨電流為零。

簡單來說，上述原理就是物理學家托馬斯·約翰·塞貝克（Thomas Johann Seebeck）發現的塞貝克效應。他是第一個發現這一效應的人，即在不同溫度的兩個端點處，兩種不同金屬結合在一起會産生電動勢，并且該電動勢特性取決于特定的金屬組合。另外兩位物理學家帕爾貼（Peltier）和湯姆遜（Thomson）進一步完善了塞貝克的發現，即通過應用嚴格的科學公式，可以使用不同金屬電路中記錄的精确電壓值來推算之前未知的溫度值。因此，現代熱電偶原理至少是在三位物理學家的觀察結果上得出的，而所有這些觀察結果都源于塞貝克效應。

根據熱電偶預期的應用和工作環境，其外觀可能會有所不同。但基于下面的熱電偶示例，它們均依賴于相同的基本原理和系統：

兩根或多根不同的熱電偶導線在電路中形成（至少）兩個端，其中一個始終保持穩定的溫度——通常比測量（“熱端”）端的溫度低，但有時可能會更高。将電壓表連接到該電路以讀取由溫差引起的電動勢所産生的電流，然後可以利用這一電流值計算測量端的精确溫度讀數。

如前所述，當今市場出售各種熱電偶類型，旨在應對不同的應用場景或環境挑戰，尤其是應對不同的溫度範圍。它們通常采用字母區分，最常見的熱電偶等級是J、K、L、N和T。這些字母旨在代表熱電偶電路端中使用的不同金屬組合。這将直接影響設備的整體溫度敏感性和安全操作範圍。在本指南的這一部分，我們将介紹究一些不同類型和配置的熱電偶，以了解它們的使用環境和溫度範圍。

• K型熱電偶衆多行業和部門最常使用的類型。K型熱電偶由不同的鎳基導線（通常是鉻合金/鋁合金）構成，這是一種成本效益極高的熱電偶，可以在寬泛的工作溫度範圍内實現可靠精度。K型熱電偶通常在-200至 1260℃範圍内使用，标準差精度±0.75%。K型熱電偶采用鎳基材料，具有廣泛的潛在應用範圍，即它的導線可以适用于廣泛的溫度範圍，還具有穩定的抗腐蝕和抗氧化能力。K型熱電偶導線通常由約90%的鎳、10%的鉻構成正極，約95%的鎳、2%的鋁、2%的錳和1%的矽構成負極。

• J型熱電偶這是另一種廣泛使用的類型，它們的溫度範圍要小于K型熱電偶（-40至 750℃），并且如果經常暴露于高溫下，它們的總壽命也會縮短。J型熱電偶的正極由鐵絲制成，負極由銅鎳（康銅）合金構成。它是一種相對便宜的熱電偶，具有多種用途，特别适合還原性（非氧化）氣氛和真空環境，能夠讀取衆多舊類型設備以及惰性材料的數據。但J型熱電偶中的鐵極易被氧化，如果需要将熱電偶暴露于水分中，不建議使用這種類型。

• N型熱電偶采用鎳鉻矽-鎳矽合金（鎳、鉻和矽）構成導線，其工作溫度範圍為-270至 1300℃，衆多特性與K型熱電偶相似。但它們的價格比K型熱電偶略高，因為它們克服了在特定環境中K型熱電偶會存在的某些問題，是一種新開發産品。此外，N型熱電偶可以為核應用提供更好的穩定性，與K型熱電偶相比，它在極端高溫下更适合。

• T型熱電偶采用銅-康銅合金絲材料，溫度範圍介于-200到 350℃之間，是一種特别穩定的熱電偶配置。它非常适合各種低溫以及極端低溫應用，包括各種實驗室條件和深凍條件，在氧化性氣氛中也能良好工作。此外，它隻有銅線直接接觸探頭，還可以用于差動測量。

如前所述，不同類型和配置的熱電偶已廣泛用于各種家用和專業應用之中，包括家用電器、工業機械、汽車機械、實驗室裝置等。僅舉幾例以供說明：

• 恒溫器熱電偶

許多恒溫器都含有熱電偶，它是保證恒溫器正常工作的關鍵組件。由于恒溫器和熱電偶的功能和名稱十分相似（但截然不同），經常會将它們混淆。避免混淆的關鍵是記住：熱電偶是溫度傳感器，旨在提供讀數。恒溫器是設備的一部分，會根據讀數自動打開和關閉設備。因此，熱電偶通常是恒溫器的一部分，其讀數會觸發恒溫器執行開/關操作。

• 醫用溫度計熱電偶

醫用溫度計和其他形式的醫學檢測、診斷和治療設備經常使用熱電偶。它們通常使用專業或小型版本，旨在更快、更準确地讀取患者、熱敏感機器和工藝的溫度。應用範圍包括皮膚傳感器、皮下注射、腫瘤檢測和DNA研究、溫度相關的流量感應和導管探針。許多類型的醫用溫度計都采用熱電偶技術，使用非常細的導線進行精确測量。

• 車輛診斷用熱電偶

熱電偶廣泛用于汽車和航空航天應用，以幫助監測和管理各種重要溫度，涵蓋診斷、改進發動機性能、車輛安全等所有内容。發動機熱電偶和其他車輛傳感器讀取的數據可用于監測和調整因素，例如廢氣讀數、汽缸蓋、火花塞功能、盤式制動器性能、電池狀況以及外部環境變化。

• 鍋爐、加熱傳感器和烤箱用熱電偶

如上所述，鍋爐、熱水系統、溫度傳感器和烤箱用熱電偶的工作方式與恒溫器用熱電偶幾乎相同。這些設備處理的燃氣種類需要熱電偶作為安全功能，如果亮起的指示燈發出的熱量未在熱電偶電路上産生所需的電壓，就會阻止燃氣閥打開。如果鍋爐和熱水系統采用熱電偶，其通常會與熱敏電阻互換使用，但這也并非嚴格準确。雖然兩者均用于測量溫度，但熱敏電阻的基本原理略有不同，即材料内的電阻随溫度的變化而變化。與熱電偶不同，鍋爐熱敏電阻不會産生電壓。

• 用于食品溫度計、工業探頭和傳感器的熱電偶

食品溫度計通常會采用熱電偶技術，以在食品配料和全餐的制造和準備階段快速提供準确的溫度讀數。與傳統的餐飲溫度計不同，熱電偶在烹饪時無需留在食物中。例如數字食品溫度計的熱電偶具有快速的響應時間，這意味着它可以在較大物品（如肉類和家禽）的多個位置快速準确地測量溫度，且無需等待溫度計記錄各個位置的正确熱量讀數。此外，該技術還可以用于非常小的精确導線連接件，即使是無法承受标準食品溫度計的非常輕薄精緻的物品，它也能獲得準确讀數。相同的原理适用于衆多制造領域的各種工業級傳感器和探針，也适用于對溫度有嚴格要求的生産過程。許多計劃用于工廠、機械或實驗室應用的熱電偶還具有磁探針以及堅固的熱傳感器，即使用于更苛刻的環境（比家用更加苛刻），也能表現良好。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!