T0
E AB (T )
kT e
ln
NA NB
EAB (T0 )
k T0 e
ln
NA NB
NA，NB——分别为导体A和B的自由电子密度。
材料一定时，E大小与T之间成正比。
A导体的温差电势：
σA —分别为导体 A 的汤姆逊系数。
表示单一导体的两端温差为1℃时所产生的温差电势。
忽略温差电势后可得：
EAB（T，T0）=f(T)-f(T0) EAB（T，T0）=f(T)-C =Φ(T)
mv
C
C
T0
T0
A
B
代入上式得到
EABC(T,
T0)=EAB（T）-EAB（T0）+EB（T,T0）-EA（T,T0）=EAB
(T,
T
T0)
因而中间导体定律得到证明。
3．标准电极定律
两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如 果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后 的热电动势可用下式求得：
3) 镍铬—考铜热电偶(E型) 分度号为EA—2
工业用热电偶丝:Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。 正极：镍铬合金 负极：考铜合金（用56％铜，44％镍冶炼而成）。 测量温度：长期600℃，短期800℃。 特点： 价格比较便宜，工业上广泛应用。 在常用热电偶中它产生的热电势最大。 气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变质，适于在还原性或中性介质中 使用。
2) 镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(K型) 分度号EU—2
工业用热电偶丝： Φ1.2~2.5mm，实验室用可细些。 正极：镍铬合金(用88.4～89.7％镍、9～10％铬，0.6％硅，0.3％锰，0.4～0.7％钴冶炼 而成)。 负极：镍硅合金(用95.7～97％镍,2～3％硅,0.4～0.7％钴冶炼而成)。 测量温度：长期1000℃，短期1300℃。 特点： 价格比较便宜，在工业上广泛应用。 高温下抗氧化能力强，在还原性气体和含有SO2，H2S等气体中易被侵蚀。 复现性好，热电势大。
4) 铂铑30—铂铑6热电偶(B型) 分度号为LL—2
正极：铂铑合金（用70％铂，30％铑冶炼而成）。 负极：铂铑合金（用94％铂，6％铑冶炼而成）。 测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。 特点： 材料性能稳定，测量精度高。 还原性气体中易被侵蚀。 低温热电势极小，冷端温度在50℃以下可不加补偿。 成本高。
7. 1 工作原理
热电偶 thermocouples
热电效应 （1821，Seebeck）
将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合 回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产 生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。
⑴A、B两导体的接触电动势： ⑵单一导体的温差电动势
接触电动势：
A
T B
k——玻耳兹曼常数； e——电子电荷量； T——接触处的温度；
EAB (T ,T0 ) EAC (T ,T0 ) ECB (T ,T0 )
A
A
C
T
T0 = T
T0 — T
T0
B
C
B
由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。
方便了选配工作
7. 3 热电偶的常用材料
热电偶材料应满足：
物理性能稳定，热电特性不随时间改变； 化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐蚀； 热电势高，导电率高，且电阻温度系数小； 便于制造； 复现性好，便于成批生产。
1. 热电偶常用材料
1) 铂—铂铑热电偶(S型) 分度号LB—3
工业用热电偶丝：Φ0.5mm，实验室用可更细些。 正极：铂铑合金丝,用90％铂和10％铑(重量比)冶炼而成。 负极：铂丝。 测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。 特点： 材料性能稳定，测量准确度较高；可做成标准热电偶或基准热电偶。用途：实 验室或校验其它热电偶。 测量温度较高，一般用来测量1000℃以上高温。 在高温还原性气体中（如气体中含Co、H2等）易被侵蚀，需要用保护套管。 材料属贵金属，成本较高。 热电势较弱。
100
0.643 0.645
200
1.432 1.440
工作端 温度
℃
热电势 mV
LB-3
S
300
2.315 2.323
400
3.250 3.260
500
4.220 4.234
600
5.222 5.237
700
6.265 6.274
800
7.322 7.345
900
8.421 8.448
（参考端温度为0℃）
工作端 温度
℃
热电势 mV
LB-3
S
1000 9.556 9.585
1100 10.723 10.754
1200 1300 1400 1500 1600
11.915 13.116 14.313 15.504 16.688
11.947 13.155 14.368 15.576 16.711
7. 2 热电偶的基本定律
2．中间导体定律 在热电偶回路中接入第
三种材料的导线，只要第三 种材料导线的两端温度相同， 第三种导线的介入不会影响 热电偶的热电动势，称作中 间导体定律。
第三种材料的接入
意义：由于中间导体定律的存在，可以在回路中引入各种仪表和连接导线，不 会影响热电动势。
证明
热电偶回路接入中间导体C后的热电势为：
EABC(T,T0)= EAB（T）+EBC（T0）+ECA（T0）+ EA（T0,T）+EB（T,T0）+EC（T0,T0）
而EBC（T0）+ECA（T0）=KeT0
ln
NB NC
=
KT 0
ln
NB
e NA
= - EAB（T0）
+
KT 0 e
ln
NC NA
EC（T0,T0）=0, EA（T0,T）= - EA（T,T0）
1. 均质导体定律 2．中间导体定律 3．标准电极定律
1. 均质导体定律 由一种均质导体组成闭合回路，不会产生热电动势。
根据匀质导体定律可知： （1）热电偶必须由两种不同的匀质材料制成，热电势的大小只与热 电极及两个结点的温度有关，而与热电极的截面及温度分布无关。 （2）此定律可用来检验热电极材料是否为匀质材料。如果由同种匀 质材料组成闭合回路，则不管回路路线是否存在温差，回路无电势 输出。如果该回路由同种非匀质热电极材料组成，且存在温度差， 则有热电势输出，材料越不均匀，输出的热电势越大，据此可检查 热电极材料的均匀性。
目前热电偶统一规定在T0=0℃的条件下，给出测量端温度与热电势的数值对照 表，即分度表。
铂铑10-铂热电偶分度表 (部分)
分度号：LB-3，S
工作端 温度
℃
热电势 mV
LB-3
S
0
0.000 0.000
20
0.113 113
40
0.235 0.235
60
0.364 0.365
80
0.500 0.502