热电偶是在一端连接的一对不同的金属，在其他地方彼此电隔离。它产生一个小的电子信号，可以用来监测温度。一个流行的概念是，电动势(电场和磁场)产生于热电偶的尖端或热端，在两种金属之间的接点。这种看法是完全错误的。EFM不局限于尖端，而是分散在每条腿的整个长度。热电偶产生的总电动势是两腿电动势的差值。这是由于使用的金属或合金的塞贝克系数。塞贝克效应是指两种不同的电导体或半导体之间的温差会在两种物质之间产生电压差的现象。这可以应用于热电能量转换。塞贝克效应是托马斯·塞贝克在1821年发现的)。 This coefficient is a measure of how the electrons are coupled to the environment, to the metal lattice, and, on a larger scale, to the grain structure.
它对金属的化学和物理特征的变化很敏感，如果金属受到污染、氧化、变形或热处理，它就会发生变化。由于所有这些过程都依赖于温度和热电偶，由于它的使用，经历了不均匀的温度场，会有不均匀的变化塞贝克系数，因此热电偶输出。电线因此获得热电印记或“签名”。环境的任何变化都会影响热电偶的输出。一个典型的变化是浸入深度。由于浸入深度的减少，热电偶输出的变化可能是相当大的。例如，一个24 AWG的镍基热电偶只会漂移1o16小时内温度达到摄氏1000度oC，然而，如果它的浸入深度降低，输出可能会改变进一步15oC.因此，建议将热电偶安装在固定位置。
什么是热电偶结?
热电偶有两个接点，一个是热接点，在那里不同的金属连接，和一个冷接点。冷接点被引用到0o热电偶输出随所使用金属的类型而变化。有一些国际表，用于确定不同类型热电偶在不同温度下的电动势值。出现的一个问题是冷接点的温度通常不是0oC.假设我们希望使用电压表测量mV输出和玻璃温度计测量冷结温度来确定过程的温度。如果我们的信号输出为9.340 mV，冷结温度为27oC, 9.340 mV的值不应直接送入参考表，因为这是不合适的。如果我们这样做，它会变成300oC，如果加上冷结温度，这是一个常见的概念，那么温度是327o得到C。现在让我们将其与正确的结果进行比较。测量值为9.340mV，这是从300开始的温度梯度oC到27oC.缺少的是27的梯度oC为0oC为0.712 mV。因此，正确的mV输出是9.340 + 0.712，等于10.052 mV。我们查表时，读数是320华氏度oC -差7oC。
MIMS热电偶制造
在制造过程中必须小心热电偶以确保污染物不存在，在MIMS的情况下，在密封热电偶之前，水分不存在。为确保焊接过程中不产生污染物，采用了TIG焊接技术。通过使用氩气保护，可以实现无氧焊接，确保不发生结垢和氧化。如果正在制造MIMS热电偶，用与护套相同的材料焊接热电偶也是一个很好的做法。通过将热电偶放置在干燥箱或用氧炬加热热电偶来消除水分，以确保氧化镁绝缘中的任何水分都已被驱除。这些技术用于热连接。冷接点也必须防止污染，例如，它应该被安置在一个合适的外壳中，将抑制外来气体、颗粒和水分的进入。
基本上有三种类型的热连接:
•暴露
•接地
•无根据的
热接点的选择将取决于热电偶的响应、污染危害、物理约束和电气接地考虑因素。
基本金属热电偶
基本金属热电偶由基本金属元素合金(铁，铜和镍)制成。ANSI标准的基本金属热电偶有E, J, K, N和T，通常用于温度高达1200oC。
稀有金属热电偶
这些热电偶通常被称为“贵金属”热电偶，通常被指定为
由铂和/或铂合金制成导体的热电偶。它们主要由B型、R型和S型组成，通常用于1200以上的高温应用oC。
矿物绝缘热电偶
护套材料和整体护套/元件组合的发展允许在更高的温度下使用K和N热电偶。矿物绝缘热电偶是一种现代发展。矿物绝缘金属护套(MIMS)热电偶在大约50年前被引入，它彻底改变了温度测量行业。它提供了一个紧凑的设计，元件被封装在一个保护环境中。
热电偶的基本面
使用寿命
有用的热电偶生活是一个非常困难的预测，即使当一个应用程序的大部分细节是已知的。不幸的是，这些信息通常很难确定。对任何应用程序来说，最好的测试是安装单元、使用并评估被认为可能成功的设计在使用中的性能。在热电偶类型描述下列出的推荐和不推荐方法，是在工艺中首次选择组装样式安装时的一个很好的起点。
DECALIBRATION和漂移
稳定
所有的热电偶在使用时都会受到校准漂移的影响，这只是一个有多严重和多快发生漂移的问题。热电偶的性能在很大程度上取决于整个电路长度上物理和化学性质的绝对均匀性。当生产热电偶材料时，要采取仔细的步骤以确保这种均匀性(或均质性)达到。在使用中，电路的不同部分经历了不同的受热、化学暴露等情况，因此这些部分的物理结构和组成与原来的热电偶丝相比确实发生了变化。
由于给定温差产生的热电动势对导线的化学和冶金性能的变化很敏感，因此在相同的条件下，使用的探针产生的总电动势可能与另一个相同的新探针产生的总电动势不同。在相当长的一段时间内，这种变化通常很小(通常可以忽略不计)。但在不利条件下，有可能实现快速的大漂移。
为了实现长而可靠的热电偶寿命，通常的策略是在最高温度下舒适地操作设备，并为其提供尽可能干净的工作环境。外壳，如护套、保护管和热电偶套管，是控制热元件周围环境的常用手段。
会出什么问题
保护管,鞘，甚至温度计套管，都可能由于腐蚀或机械损伤而失效。过程可以经过温度和曝光
热电偶温度高于预期温度。如果控制过程的传感器在其输出中漂移较低，作为对控制器的响应，过程可能会被迫达到高于预期的温度。基本金属组件容易受到几种化学试剂的攻击。它们也可以被不利的操作条件所改变。作为供应，贵金属热电偶丝品质优良，杂质含量极低。因此，它容易受到污染，从而影响其热电性能。铂对游离硅的存在特别敏感，它可以与游离硅结合形成共晶合金，在正常使用温度或低于正常使用温度下熔化。因此，高纯度绝缘体和贵重金属组件的保护管以及在处理过程中注意清洁，对于防止这种情况的发生至关重要。
人为错误也可能是一个促成因素。控制设置可能不正确，连接可能不正确，对操作条件采取的不适当的反应可能是错误的。仪器仪表中的冗余与培训和责任相结合是对抗这类错误的通常手段。
故障排除
的方法
为了评估问题，检查系统性能是否在以下条件下看起来是合理的:控制中的更改是否产生逻辑结果?产品怎么样?它的状态与仪器所显示的相符吗?
如何测试用过的热电偶
首先，从服务中移除可疑的热电偶并在另一个地方“测试”它并不总是切实可行的。设备一旦使用就意味着它可能不再是同构的。将非均匀的热电偶置于不同的温度梯度中，即使只有细微的差异，也会导致不同的输出和读数。重新调整一个使用过的热电偶肯定会产生一个“数字”，但这个数字在热电偶使用的地方可能是没有意义的。
评估使用过的热电偶的最佳方法是在操作过程中，将一个已知输出的新热电偶与可疑的热电偶“探测”位置，并比较读数。如果在同一时间放置两个传感器是不实际的。取出可疑的探针，用另一个已知完好的探针替换。然后，如果良好的探针与被删除的探针处于相同的位置，并且在交换期间进程没有改变，那么可以比较来自两个探针的读数。
注意，不需要为这些测试保留和使用无限供应的新探针。可以保留一些合适的替代设备，选择一个进行测试使用。在正常情况下，热电偶漂移或退化是一个渐进和非常缓慢的过程。因此，一个更换的探针可以多次用于探测一个过程，并被认为是可靠的多次重复测试。而且，当发现一个漂移的探头时，测试探头可能只是作为一个工作传感器留在原地，而下一个替换成为测试设备。
系统测试
一种用于热电偶系统故障排除的有用仪器是便携式温度指示器。许多这样的设备可以与两种或更多不同类型的热电偶工作，有些提供了一个“输出”功能，将产生一个电子输出，以模拟热电偶在任何温度下的工作。
在使用中，仪器通常附在电线指在某个方便的接入点(如连接头)进行测试的电路。应注意确保保持正确的极性。在澳大利亚，我们使用ANSI颜色代码消极总是在哪里红色的．在那里，可以对操作传感器的输出进行监测和评估。或者，使用仪器的“输出”功能，一个模拟的热电偶信号可能被发送回电路的永久指示器或控制器，以验证电路的其余部分的正确操作。当驱动信号返回到仪器时，通常需要断开电路的一侧，以避免由于热电偶本身的低电阻而“加载”便携式测试仪。
也可以用便携式测试仪检查热电偶电路的延伸接线部分是否正确连接。被测试的部分应该与回路的其余部分电隔离，并且延长线的一端应该短路在一起。如果测试器连接到短接对的另一端，测试器应指出短接对的大约温度。请注意，如果延长对的两端恰好处于相同的温度，可能需要加热短端一点，并验证测试人员正确地“看到”温度变化。在此测试中，将检查不正确的反向连接的可能性。
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