k型热电偶的四大定律

　　K型热电偶，作为热电偶的一种类型，在物联网硬件设备的应用上具有广泛市场，其应用与其特征、定律等有直接关系。热电偶是利用金属的热电效应制成的，它与金属的材质及化学成份关系密切，不同分度的热电偶使用的正负极材质及成份均有不同。

　　K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

　　k型热电偶定律：

　　1、均质导体定律

　　k型热电偶是由同一种均质材料(导体或半导体)两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。

　　可见，k型热电偶必须由两种不同的均质导体或半导体构成。若热电极材料不均匀，由于温度梯存在，将会产生附加热电势。

　　证明：热电偶的电势由两个接触电势和两个温差电势构成。即：

　　由于材料相同，没有接触电势;而温差电势为大小相同，方向相反的两个电势，相互抵消，也为零。

　　应用：根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。

　　2、中间导体定律

　　在k型热电偶回路中接入中间导体(第三导体)，只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。

　　应用：依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。

　　有人担心用铜导线连接热电偶冷端到仪表读取mV值，在导线与热电偶连接处产生的接触电势会使测量产生附加误差。根据这个定律，是没有这个误差的!

　　证明：证明过程参考热电偶中间定律的证明

　　应用：依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。例如，用铜导 线连接热电偶冷端到仪表读取mV值，在导线与热电偶连接处产生的接触电势是不会对测量产生附加误差。再比如可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中 或直接焊在金属表面进行温度测量。

　　3、中间温度定律

　　热电偶回路两接点(温度为T、T0)间的热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和，Tn称中间温度。

　　应用：由于热电偶E-T之间通常呈非线性关系，当冷端温度不为0摄氏度时，不能利用已知回路实际热电势E(t，t0)直接查表求取热端温度值;也不能利用已知回路实际热电势E(t，t0)直接查表求取的温度值，再加上冷端温度确定热端被测温度值，需按中间温度定律进行修正。初学者经常不按中间温度定律来修正!

　　由于热电偶E-T之间通常呈非线性关系,当冷端温度不为0摄氏度时，不能利用已知回路实际热电势E(t，t0)直接查表求取热端温度值; 也不能利用已知回路实际热电势E(t，t0)直接查表求取的温度值，再加上冷端温度确定热端被测温度值，需按中间温度定律进行修正。初学者经常不按中间温 度定律来修正!

　　4、参考电极定律

　　这个定律是专业人士才研究、关注的，一般生产、使用环节的人士不太了解，简单说明就是：用高纯度铂丝坐标准电极，假设镍铬-镍铬热电偶的正负极分别和标准电极配对，值相加是等于这支镍铬-镍铬的值。

　　证明：

　　导体A、B分别与标准电极C组成热电偶，若它们所产生的热电动势为已知，即

　　那么，导体A与B组成的热电偶，其热电动势为

　　应用：标准电极定律是一个极为实用的定律。纯金属的种类很多，而合金类型更多。因此，要得出这些金属之间组合而成热电偶的热电动势，其工作量是极大的。由于铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以，我们通常选用高纯铂丝作为标准电极，只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势就可以得到。

　　例如：热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为-4.0mV，则镍铬和考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势则为 2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV。

　　根据K型热电偶的特性，如今已经应用在温度采集模块上得到了广泛应用，有12路、16路等，具备高精度24位AD转换分辨率0.1、测温精度±1C、采集频率10HZ、支持多路同时采集等功能。