热电偶温度传感器是使用很广泛的一种传感器，由于其独特的优势和功能被应用于很多生产实践领域，那么热电偶温度传感器的的工作原理、种类及如何正确安装和使用呢？
热电偶传感器简介
热电偶是一种热电型的温度传感器，它将温度信号转换成电势(mV)信号，配以测量信号的仪表或变换器，便可以实现温度的测量和温度信号的转换热。电偶是接触法测温常用的传感器之一。自1821年塞贝克发现热电效应起，热电偶的发展已经历了一个多世纪，据统计，在此期间曾有300余种热电偶问世，但应用较广的热电偶仅有四、五十种，国际电工委员会(IEC)对其中被国际公认、性能优良和产量最大的七种制定标准，即IEC584--1和684—2中所规定的。S分度号(铂铑10一铂)；B分度号（铂铑30一铂铑6)；K分度号(镍铬一镍硅)；T分度号（铜一康铜)；E分度号(镍铬一康铜);J分度号(铁一康铜);R分度号(铂铑13一铂)等热电偶。
热电偶温度传感器的工作原理
两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；
2、热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流,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。
温度是对物体样本中粒子平均动能的测量方式，其标准单位是“度”。温度可以通过不同方法进行测量，测量的成本和精确度也因此各不相同。热电偶就是其中一种常见的测量温度的传感器，因为热电偶相对而言价格便宜而且精确度高，并且其测量范围相对较宽。
每当两个不同的金属接触，接触点聚会产生一个以温度为函数的较低的空载电压，这就是热电效应。这个温差电压就是Seebeck电压，以1821年发现该现象的物理学家ThomasSeebeck命名。该电压相对于温度是非线性的，但是对于小范围内的变化温度可以近似的认为是线性的，或者：ΔV=SΔT
式中，ΔV是电压变化，S是Seebeck系数，而ΔT是温度变化。
热电偶的类型有很多种，并且都根据美国国家标准学会（ANSI）公约规定，由大些字母注明其成分。例如，J型热电偶由一个铁制导体和一个铜镍合金导体构成。热电偶的其他类型包括B，E，K，N，R，S，和T。
热电偶温度传感器的结构
各种热电偶尽管外形各有不同，但其基本结构式一样的。普通热电偶由热电极、绝缘套管、保护管、接线盒等四部分组成。如图所示。
（1）热电极
组成热电偶的两根细丝成为热电极。热电偶通常以热电极材料种类来命名。从理论上讲，凡是两种不同性质的导体或半导体材料都可以组成热电偶，用来测量温度。但实际上并不是所有的材料都可以组成热电偶。一般来说，热电极材料应满足一下要求：a．在测量范围内，热电性能稳定，不随时间变化而变化；
b．在测量范围内，有足够的物理、化学性质稳定性，不易氧化或腐蚀；
c．电阻温度系数小，电导率高；
d．组成热电偶测温时，产生热电势大，且希望热电势与被测温度变化成单值线性或接近线性关系；
e．由足够的机械强度及较好的耐振动、耐、冲击性；
f．材料复制性好、工艺性好，可制成标准分度，制作工艺简单，价格便宜。但是，实际上没有一种材料能满足上述全部要求。因此，在设计选用热电偶的电极材料时，要根据测温的具体条件来加以选择。
（2）绝缘材料套管
绝缘材料套管又称为绝缘子，用来防止两根热电极短路。绝缘子一般呈椭圆形或圆形，中间有一个、两个或四个小孔，孔德大小由热电极的直径决定。
（3）保护管
保护管的作用是使电极和待测温度介质隔离，使之免受化学的侵蚀和机械损伤。对保护管的要求是必须具有优良的传热性能，能经久耐用。前者指的是具有良好的导热性，以改善热电极对被测温度变化的响应速度，减少滞后；后者指的是耐高温、耐急冷急热、耐腐蚀，不分解出对电极有害的气体，有足够的机械强度。具体使用时应根据热电偶的类型、测温范围和使用条件来选择保护管材料。
（4）接线盒
接线盒供热电偶和补偿导线连接之用。接线盒固定在热电偶保护管上，一般用铝合金制成，分为普通式和密封式两种。
热电偶传感器的优点是什么?
热电偶传感器属于自发电式传感器中的一种。在使用它进行测量的时候，我们不用外加电源，因为它会把直接将被测量转化成电势的输出。因此，使用热电偶传感器是非常方便的，广泛用于测量炉子、液体的温度、管道内的气体以及固体的表面温度。而热电偶传感器测温范围是-270℃道2500℃之间。因此，热电偶传感器的优点是：方便制造、简单的结构、很高的精确度、测量的范围非常大、惯性小、可以远传输出信号。
热电偶传感器的缺点是什么?
热电偶传感器的灵敏度非常低，而且外部环境的信号很容易对热电偶传感器产生干扰。除此之外，热电偶传感器也非常容易地被前置放大器温漂所影响，因此热电偶传感器不适宜用于测量很微小的温度变化。热电偶传感器的灵敏度和材料粗细没有必要的联系，很细的材料也可以制造热电偶传感器。因为热电偶传感器的金属材料的延展性很好，所以有着很高的响应速度。
而一般的工业应用总是把它装进厚厚的护套里中，因为这样子可以保护感温元件，避免腐蚀以及磨损。但是这样子会使得热电偶传感器显得笨重，对温度的反应也会变得更加迟缓。在用热电偶时，要注意环境温度的影响。可以将它的自由端放置于不变的温度的环境中，也可以通过冷端补偿消除。而当测量点离仪表很远的时候，我们还要用补偿导线。
热电偶温度传感器的种类
常用热电偶温度传感器可分为标准热电偶温度传感器和非标准热电偶温度传感器两大类。所调用标准热电偶温度传感器是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶温度传感器，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶温度传感器在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶温度传感器，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶温度传感器我国从1988年1月1日起，热电偶温度传感器和
温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶温度传感器为我国统一设计型热电偶温度传感器。
热电偶温度传感器如何正确安装和使用
在安装和使用热电偶温度传感器时，应当注意以下事项以保证最佳测量效果：
1、安装不当引入的误差
如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。
2、绝缘变差而引入的误差
如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。
3、热惰性引入的误差
由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。
4、热阻误差
高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。
以上就是关于热电偶温度传感器的工作原理、种类及如何正确安装和使用的相关介绍，大家看过之后相信对热电偶温度传感器都有了一定程度的了解，希望在以后生活中碰到可以顺利使用。