原创 你知道吗，热电偶测温分正负（测量小提示）

这篇文章来自安捷伦的技术支持中心 400-8100189

   我们遇到过几个有意思的客户，刚一接通电话，他们就开始了叙述：数据采集仪测温不准了，温度测试不稳定，是不是坏了，咋回事呢，这可是新买的安捷伦34970A测温仪啊！从客户的角度来看，确实挺着急的。客户也觉得配置挺简单的，大多怀疑是仪器的问题。 真的是仪器带来的吗，我们先来了解下具体情况吧。

    于是，我就问他，您使用什么传感器测温度的呢？很多客户都会采用价格便宜的热电偶来测试。客户就说是热电偶。我问：测得的温度是如何变化的？ 第一种说，我就直接放在室温环境中，温度有三十多读度左右，也比较稳定；第二种说法是：我的产品在逐渐升温，但是测试数据结果却是一直下降的。 有趣的事情来了， 温度上升，测试的结果是却是反方向变化，室温中温度居然有30多度。我和客户确认了相关测试参数的设置，客户也保证了热电偶没有损坏。最后，我想到了一个问题，我弱弱地问他，您的热电偶极性接对吗？“极性”，什么极性？客户也是摸不着头脑。 我就换个方式问，热电偶的正负极，您接对了没有？ 客户明白过来，却还是有所疑问，热电偶也有正负，我没听说啊？ 呵呵，确实如此，对于热电偶不了解的人来说，可能真不知道这回事。您有没有犯过这种小错误呢？

     热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。由于两种不同金属所携带的电子数不同，当两个导体的二个执着点之间存在温差时，就会发生高电位向低电位放电现象，因而在回路中形成电流,温度差越大，电流越大，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。

    对于热电偶来说，温度的变化会带来热电偶两端的压差变化。 随着温度升高，热电偶两端的电势差也会变大。如果极性接反了，实际上整个测试回路的电压差就会降低。所以会看到，待测温度在逐渐升高，万用表出的电压却会降低。通过仪器的内部查温度电压转换表（温度与电压关系表，二者成正比关系），得到实测温度的降低。

热电偶大概可以分为B,E,J,K,N,R,S,T 等几种，每种热电偶的材料跟不相同。如下图1 所示。

图1：不同的热电偶类型给出了相应的材料组成以及极性的标准 

图2显示的是热电偶的电路原理图， 从中来判断我们上述的推断是否正确。其中Vx是热电偶两端子间的电势差，V是数据采集仪中万用表在接线端子出的电压，Vref是等温参考的电压。

    图2：热电偶等效参考电路测试原理

  我们从热电偶的电路原理图来判断上述的推断是否正确。对于图2中的结构图，若极性接反，等效参考电路则会发生变化，这时万用表实测的V=Vref  -Vx，而不是图二中的V=  Vx- Vref

   随着温度升高，无论热电偶极性连接是否正确,Vx都会增大。极性接反，万用表实测的V 就会减小。 当仪器进行电压温度转换，我们需要知道Vx来表征测试的温度，但是仪器并不知道热电偶接反了，并仍按照公式Vx=V+Vref 进行，因为我们知道V在减小，因此Vx也在减小,相应的温度就会降低。

   在购买Agilent  34970系列的数据采集器的时候，会赠送一根热电偶，即J型热电偶。其中白色导线是正极，红色导线是负极，这个极性的定位可能会颠覆客户的认知，因为我们一般用红线表示正极。

   综上所示，用热电偶测量温度除了要配置参数正确，还要注意连接是否正常。每种热电偶的由两种不同导线组成，颜色不同代表的极性也不同。

如果希望了解更多的有关利用热电偶精确测量温度的方法，可以观看视频：

http://v.youku.com/v_show/id_XNTMyMzE0MTEy.html?f=17996529