談談熱電偶傳感器的工作原理

熱電偶傳感器的工作原理

塞貝克效應 ：若金屬棒的兩端處在不同溫度時，則自由電子便會由高溫區擴散至低溫區，因而產生熱流及電流由高溫區傳流向低溫區的現象。

熱電偶 (Thermocouple)：使兩接點分別接觸到不同的溫度，則因在不同 金屬內導電子的擴散速率不同，，在兩金屬內的擴散電流大小也會不同，會在兩金屬的連結回路中會形成一微小的凈電流（約10μV左右），實踐也可自己找兩條不同材料的金屬線連接到一起加溫觀察萬用表讀數。

但許多狀況下，冷端溫度并不是0℃，而是某一溫度tn，在使用分度表時，對所測量得的電動勢進行下式的修正：

ε(T,0) = ε(T, Tn) + ε(Tn, 0)

熱偶電動勢 = 儀表測量值 + 室溫修正值

熱電偶信號檢測：

無法用萬用表直接測量塞貝克效應之電壓，因萬用表接線與熱電偶接線又會產生新的熱電偶接面電壓。

 電表接線與熱電偶接線的熱電偶接面電壓由“差動放大器”共模增益抵銷

 待測熱電偶接面電壓及參考熱電偶接面電壓由“差動放大器”差模增益放大

熱電偶的特性:　
可量測之溫度范圍廣泛，且傳感器大多已規格化
熱電偶的最高使用溫度與金屬線徑大小、材料有關
不必附加電源來驅動傳感器
可由電路的設計獲得極佳之精確度

補償導線的使用方法:
當測溫器與熱電偶的距離很長時，確保量測時的精度，最理想的方法是將熱電偶依原來之金屬線延長后來連接，這種方法在材料的花費上非常地昂貴高，出現了所謂的補償導線來替代熱電偶之導線。

通常補償導線可分為兩種，一為與熱電偶同一材質的延伸型（extension type），另一種選擇是與熱電偶電動勢特性相類似的合金補償型（compensation type ）。前者的精確度較佳，價錢也較昂貴，反之，后者則是價格低廉但卻犧牲了精確度。

熱電偶種類及工作溫度：