如何测量热电偶

图3中，J2和J4接点属于同一类型（铜镍合金）；因为两者处于等温环境，J2和J4也是同样的温度。因为电路中电流方向缘故，J4端产生一个Seebeck正电压，J2端产生一个Seebeck负电压。因此，接点抵消了相互之间的影响，测量电压的总量就为零。J1和J3接点都是铁—铜镍合金接点。但是他们的温度可能不同，因为他们可能不是在等温环境中。因为他们处于不同温度环境下，J1和J3接点都可以产生Seebeck电压，但是大小不同。为了补偿冷端J3，测量其温度并将其作用电压从热电偶测量中减去。

使用V_Jx(T_y)符号表示Jx接点在Ty温度时所产生的电压，一般热电偶问题简化成下式：

V_MEAS = V_J1(T_TC ) + V_J3(T_ref ) (2)

式中，V_MEAS表示数据采集系统测量得到的电压值，T_TC表示J1接点热电偶的温度，T_ref表示基准端的温度。

注意到在（2）式中，V_Jx(T_y)表示的是就某个基准温度而言在Ty温度环境下所产生的电压。只要V_J1和V_J3是与同一个基准温度相关的温度函数，2式就成立。例如，如前文所述的NIST热电偶参照表就是将基准端保持在0摄氏度情况下生成的。

因为J3和J1是同类型的，但是产生相对电压，所以V_J3(T_ref ) = -V_J1(T_ref )。又因为V_J1是热电偶类型测试状态下产生的电压，所以该电压可以重命名为V_TC。因此，2式可以改写成下式：

V_MEAS = V_TC (T_TC ) - V_TC (T_ref ) (3)

因此，通过测量V_MEAS和T_ref知道了热电偶电压同温度的关系，就能够确定热电偶测量端的温度。

现有两种实现冷端补偿的技术——硬件补偿和软件补偿。两种技术都需要使用可直接读取传感器得到基准端温度。可直接读取传感器有一个只由测量点温度决定的输入端。半导体传感器，电热调节器和RTD都是常用的测量基准端温度的仪器。

使用硬件补偿，可以将一个可变电压源插入到电路中，撤销寄生温差电压。可变电压源根据环境温度产生一个补偿电压，这样附加到修正电压上用来撤销不需要的温差信号。当这些寄生信号都被去除了，数据采集系统测量的唯一信号就是从热电偶测量端测得的电压。使用硬件补偿的情况下，数据采集系统终端的温度是不相关的，因为其中的寄生性热电偶电压已经被取消了。硬件补偿的主要不足之处在于，每种热电偶必须拥有一个分开的能够附加修正补偿电压的补偿电路，这样就会大大增加电路的成本。通常情况下，硬件补偿在精度上也不及软件补偿。

或者您可以选择使用软件来进行冷端补偿。在使用可直接读取传感器测量得到基准端温度后，软件能够在被测电压上附加一个适合的电压值来消除冷端电压的影响。回忆（3）式中指明被测电压V_MEAS等于（热电偶）测量端接点和冷端接点之间的电压差值。

热电偶输出电压是高度非线性的。Seebeck系数会因为一些热电偶的运行温度区域中三个或以上的因素而有所变化。因此，您必须使用多项式来模拟热电偶中电压VS温度曲线或者使用查表法。