将两种不同材料的导体组成一个闭合环路时，只要两个结合点T和T₀的温度不同，在该回路中就会产生电动势，此种现象称为塞贝克效应（Seebeck effect，属于热电效应），回路产生的相应电动势称为热电势。T结合点温度较高，称为测量端或工作端，测温时被置于被测介质（或温度场）中，T₀结合点温度较低，称为参考端或自由端。

图1 热电偶原理图

这两种不同材料导体的组合即称为热电偶，A与B两种不同材料的导体称为热电极。

实验证明，回路的总电势E_α与热电偶两端的温差成正比：

E_α（T）=α（T - T₀）

式中 α为与材料有关的系数。

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，热电偶所产生的热电势将保持不变，即热电偶工作不受第三种金属接入回路中的影响，称为热电偶的中间导体定律。因此，在热电偶测温时可接入测量仪表，通过测得热电动势后获知被测介质的温度。

图2 热电偶实际工作状态图

理论上任何两种不同材料导体均可以组成热电偶，但为了准确可靠的测量温度，对组成热电偶的材料必须进过严格的选择。良好性能热电偶材料一般需要满足以下条件：热电势变化较大、热电势——温度关系尽量接近线性关系、物理化学性质稳定、容易加工、重现性好、有良好的的互换性、易于批量生产。常见的热电偶材质一般有铂铑合金、铁-康铜、铬-康铜、镍铬硅-镍硅和钨-铼等。

热电偶温度测量范围较宽，不同电极材料热电偶的温度测量范围不同，一般温度范围为 0℃~1800℃，钨-铼材料制成的热电偶测量温度可达2300℃。由于影响其工作因素较多，与热电阻传感器相比，热电偶实现高精度的温度测定难度较大，但热电偶可以测定更高的温度。

热电偶结构形式有普通型、铠装型和薄膜热电偶，图3所示为套管热电偶（铠装型），可以制作成细长的形态，使用中可以任意弯曲，测温热容量小、动态响应快、机械强度高、可安装于机构复杂的装置上。

图3 热电偶外观

某些型号的气相色谱仪的温度控制系统中，经常采用热电阻（铂电阻）做为高精度温度测量和控制器件，热电偶用作温度保护器件。当意外情况发生，造成色谱仪某部件严重超温，热电偶仍旧可以正常工作，启动色谱系统断开加热。

某些气相色谱外围设备，例如热解析或吹扫捕集进样器内部温度测量和控制也会使用到热电偶传感器，可以实现高响应速度和宽温度范围的测控。

气相色谱仪和外围设备在进行计量检定时，测定柱箱、顶空炉温等部件的电子温度计，也经常会使用到热电偶传感器，可以准确迅速的测定色谱仪柱温箱的温度变化。

小结

热电偶传感器的原理和使用注意事项。

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