热电偶是一种测温元件，可以将不同的温度转换成大小不同的电信号， 广泛用在一些测温领域，如测温仪器仪表和冶金、石油化工、热电站、纺织和造纸等行业的测温系统中。常见的热电偶外形如图14-22所示。
图14-22 常见的热电偶外形
热电效应与热电偶测量原理
(1)热电效应
当将两个不同的导体(或半导体)两端连接起来时，如图14-23所示，如果结点1的温度 T 1 大于结点2的温度 T 2 ，那么该回路会有电动势(常称为热电势)产生，由于两导体连接构成了闭合回路，因而回路中有电流流过，这种现象称为塞贝克效应，也即热电效应。两结点温差越大，回路产生的电动势越高，回路中的电流就越大。
图14-23 热电效应说明图
(2)利用热电偶测量温度
在图14-23中，如果将结点2的温度 T 2 固定下来(如固定为0℃)，那么回路产生的电动势就随结点1的温度 T 1 变化而变化，只要测得回路电动势或电流值，就能确定结点1的 T 1 温度值。利用热电偶测量温度的接线如图14-24所示
图14-24 热电偶测量温度的两种连接方式
图14-24(a)接线中，导体B被分作两部分，中间接入导体C(导线和电流表)，只要3、4点的温度相同，回路的电动势大小与3、4点直接连接起来是一样的。在图14-24(b)接线中，取消了结点2，但只要3、4点的温度相同，回路中的电动势大小与有结点2是一样的。在利用热电偶测量温度时，一般使用图14-24(b)所示的接线方式，在该方式中，3、4称为冷端(或自由端)，结点1称为热端，在测量温度时，将结点1接触被测对象。
在图14-24(b)接线中，如果希望测量尽量精度高，应不用导线直接将仪表接3、4端，但由于测量对象与测量仪表往往有较远的距离，故一般测量时常使用补偿导线来连接热电偶与测量仪表。补偿导线有两种：一种采用伸长型的与热电偶材料相同的导线，另一种采用与热电偶具有类似热电势特性的合金导线。
(3)冷端温度补偿
在使用热电偶测温度时，仪表根据热电偶产生的电动势大小来确定被测温度值，而电动势的大小与热、冷端的温差有关，温差越大，热电偶产生的电动势越大，为了让电动势值与温度值一一对应，通常让冷端为0℃。在实际测量中，冷端温度通常与环境温度一致，如25℃左右，如果将冷端为0℃、热端为40℃时热电偶产生的电动势设为E40，这时仪表显示温度值应为40℃，那么在冷端为25℃、热端为40℃时热电偶产生的电动势肯定小于E40，仪表显示温度值会小于40℃，测量出现很大的偏差。为了使测量准确，需要对热电偶进行冷端温度补偿。
① 冰浴补偿法 冰浴补偿法是指将热电偶的冷端放置在冰水混合物中，让冷端温度恒定为0℃的补偿方法。冰浴补偿法如图14-25所示，补偿导线一端通过接线盒与热电偶的热端连接，另一端与铜线连接形成接点，该接点为冷端，它被放置在0℃的冰水混合物中，铜线的另一端接毫伏表，用于测量热电偶产生的电动势，如果将毫伏表刻度按一定的规律标记成温度值，该装置就是温度测量装置。
图14-25 冰浴补偿法
在冰浴补偿法测温时，由于冰融化很快，不能长时间让冷端保持0℃，故该方法通常用在实验室中。
② 偏差修正法 在测量时，若热电偶的冷端温度不为0℃，可采用偏差修正法来补偿。如果测量时热电偶热端温度为 T ，冷端温度为 T 1 ，仪表测量值为 E 1 ， E T - T 1 为 T – T 1 温差产生的电动势值，而 T 1 -0温差产生的电动势值为 E T 1 - 0 (该值可通过查相应材料热电偶的分度表来获得)，那么将仪表测量值 E T - T 1 加上修正值 E T 1 - 0 ，所得电动势 E T - 0 值在仪表上所对应的值即为实际温度值。偏差修正法有两种方式：一种是手动修正，另一种是自动修正。手动修正法使用如图14-26所示，如果环境温度(气温)为40℃，可调节机械校零旋钮，将表针调到40℃位置，进行冷端温度修正。一些数字温度测量仪表通常采用自动修正方式，即自动给实测值加上冷端温度值并显示出来。
图14-26 手动修正法
结构说明
热电偶有各种各样的外形，但基本结构是一致的，图14-27是一种典型的热电偶组成结构。
图14-27 典型的热电偶组成结构
利用热电偶配合数字万用表测量电烙铁的温度
有的数字万用表具有温度测量功能，VC9208型数字万用表就具有该功能，它采用K型热电偶和温度测量挡配合可测量–40～ 1000℃的温度。VC9208型数字万用表配套的K型热电偶(镍铬-镍硅)如图14-28所示，它由热端(测温端)、补偿导线和冷端组成。
图14-28 数字万用表使用的热电偶
利用热电偶测量电烙铁的温度操作过程如图14-29所示，将热电偶的黑插头(冷端)插入“mA”孔、红插头(冷端)插入“COM”孔，再将挡位选择开关置于“℃”端，将热电偶的热端(测温端)接触电烙铁，然后观察显示屏显示的数值为“244”，则说明电烙铁的温度为244℃。
图14-29 利用热电偶测量电烙铁温度的操作
好坏检测
热电偶是由两种不同导体焊接起来构成，其一端焊接起来，另一端通过补偿导线连接测量仪表。检测热电偶好坏可按以下两步进行。
第一步：测量热电偶的电阻。万用表拨至 R ×1Ω挡，红、黑表笔分别接热电偶的两根补偿导线，如果热电偶及补偿导线正常，测得的阻值较小(几欧至几十欧)，若阻值无穷大，则为热电偶或补偿导线开路。
第二步：测量热电偶的热电转换效果。万用表拨至最小的直流电压挡，红、黑表笔分别接热电偶的两根补偿导线，然后将热电偶的热端接触温度高的物体(如烧热的铁锅)，如果热电偶正常，万用表表针会指示一定的电压值，随着热端温度上升，表针指示电压值会慢慢增大，用数字万用表测量时，电压值变化较明显，如果电压值为0，说明热电偶无法进行热电转换，热电偶损坏或失效。
多个热电偶连接的灵活使用
热电偶不但能单独使用，还可以将多个热电偶连接在一起使用，从而实现各种灵活的温度测量功能。
(1)测量两点间的温度差
利用热电偶测量两点间温度差的接线如图14-30所示，将两热电偶同性质的B极连接在一起，两个A极分别接仪表两输入端，如果一个热电偶接触 T 1 温度产生的电压为 U T 1 ，另一个热电偶接触 T 2 温度产生的电压为 U T 2，那么 U T 1 – U T 2 就是 T 1 – T 2 温差产生的电压，它驱动仪表显示出温差值。
图14-30 利用热电偶测量两点间温度差的接线
(2)测量多点的平均温度值
利用热电偶测量多点的平均温度值的接线如图14-31所示，将热电偶的B极全部连接到一起，再接到仪表一个输入端，各A极分别通过一个阻值为 R 的电阻接到仪表的另一个输入端，即将各热电偶并联起来再接仪表，仪表显示出来的为各点温度的平均值。
图14-31 利用热电偶测量多点的平均温度值的接线
(3)测量多点温度之和
利用热电偶测量多点温度之和的接线如图14-32所示，它实际上是把各个热电偶串联起来，将各热电偶产生的电压叠加后送给仪表。
图14-32 利用热电偶测量多点温度之和的接线
(4) 多个热电偶共用一台仪表
(5) 多个热电偶共用一台仪表的接线如图14-33所示，当切换开关切换到不同位置时，相应的热电偶就与仪表连接起来。
图14-33 多个热电偶共用一台仪表的接线