图1 热电效应原理
热电偶类型
对于热电偶热电势的产生需要达到如下条件：
两种不同材料的导体或半导体；
温度差的产生，即TA≠TB。
改变TA（称之为测量端，也叫热端）结点温度时，保持TB（称之为参考端，也叫冷端）处于一恒温状态，就能通过热电势与温度关系得出该两种材料所形成的热电偶分度表，由于热电势指的是EAB（TA，TB），两端接合点温度差所对应的电势差有关，而温度差相同但温度段不同时对应的信号大小也是不一致的，例如0~50℃和50~100℃的温度差相同，但信号大小却是不相同，为了准确测量温度信号就必须把其中一头的温度固定下来，通常分度表的TB一般为0℃。所以从理论上讲，任何两种导体都可以配制为热电偶，但得到的并不全是满足测量需求的，如测温精度、测温范围、测温瞬变程度等。
在多年的时间测试了许多种热电材料组合的热电特性，经过百多年的发展已经对产品的规格及性能都已标准化。目前常用的热电偶类型有8种，S、R、B、E、T、J、K、N。其中S、R、B属于贵金属材料热电偶；E、T、J、K、N属于廉金属材料热电偶。对于热电偶类型所选用的材料均可在网上找到对应资料。对于不同型号类型热电偶拥有自己所测量的最优温度区间，将在后续选取中进一步介绍。
均质导体定律：由同一种均质材料两端焊接组成闭合回路时，无论导体两端及其截面温度如何分布，均不产生接触电势，而温差电势相互抵消，总电势为零； 中间导体定律：在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路的总电势没有影响； 中间温度定律：热电偶（金属A与金属B）回路两接点（温度为T，T0）间的热电势，等于热电偶在温度T，Tn时的热电势与温度为Tn，T0时热电势的代数和，Tn称为中间温度。
参考电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，那么由这两种导体所组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。
通常我们测量热电偶所产生的热电势时，基本上都会引入第三种材料的导体，如使用万用表测量时，一个简单的模型如下图2所示，万用表为金属C，导体材料金属A与金属B测量接合端TA，金属A与金属C接合端TB1、金属B与金属C接合端的TB2，此时我们发现引入了多个测量的热电势EAC、EBC，我们最终只想要的热电势是金属A与金属B处测量端的热电势EAB。
图2 简单测量模型
图3 改进的测量模型
图4 优化后的模型
图5 简化TC2后
2. 冷端补偿
S型：铂铑10（+）、纯铂（-）、测温范围：-50~1768℃、0.55uV/0.1℃; R型：铂铑13（+）、纯铂（-）、测温范围：-50~1768℃、0.55uV/0.1℃； B型：铂铑30（+）、铂铑6（-）、测温范围：0~1820℃、0.25uV/0.1℃； K型：镍铬（+）、镍硅（-）、测温范围：-270~1372℃、4uV/0.1℃； T型：纯铜（+）、铜镍（-）、测温范围：-270~400℃、4uV/0.1℃； J型：铁（+）、铜镍（-）、测温范围：-210~1200℃、5uV/0.1℃； N型：镍铬硅（+）、镍硅（-）、测温范围：-200~1300℃、2.5uV/0.1℃； E型：镍铬（+）、铜镍（-）、测温范围：-270~1000℃、5.6uV/0.1℃。
S型特点是抗氧化性能强，比较适合在氧化性、惰性气氛中连续使用。在所有热电偶中，S型的精度最高，常被作为标准热电偶；
R型与S型在性能上基本一致，除了热电势相对S较大外； B型由于在室温中，所产生的热电势最小，则一般不用做冷端补偿，但在0~250℃区间，每10℃的变化只有1~2uV，所以会有特别大的测量误差，一般不用B型热电偶作为低温区间测量，一般使用在250~1820℃。
K型抗氧化性能强，比较适合在氧化性、惰性气氛中连续使用，在所有热电偶中使用最广泛； J型可用于氧化性气氛，也可用于还原性气氛，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于化工及炼油； E型在常用热电偶中，热电势最大，灵敏度最高，比较适合在氧化性、惰性气氛中连续使用； N型在1300℃以下高温抗氧化性较强，热电势长期稳定性及耐核耐低温性能也不错，在部分测温环境中可代替S型使用； T型是所有廉价金属热电偶中精度最高的，通常用来测量300℃以下； 在廉价金属中，K、J、T用于普通元器件温升测试或开关电源温度测试条件下均较常用，多数据测量情况下以K、J型热电偶为主。
总结
