熱電偶

熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節(jié)器配套使用。

在工業(yè)生產過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測量中，熱電偶的應用極為廣泛，它具有結構簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等許多優(yōu)點。另外，由于熱電偶是一種有源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子、管道內的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。

工作原理

當有兩種不同的導體或半導體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為T0 ，稱為自由端（也稱參考端）或冷端，回路中將產生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應”，兩種導體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導體稱為“熱電極”，產生的電動勢則稱為“熱電動勢” 。

熱電動勢由兩部分電動勢組成，一部分是兩種導體的接觸電動勢，另一部分是單一導體的溫差電動勢。

熱電偶回路中熱電動勢的大小，只與組成熱電偶的導體材料和兩接點的溫度有關，而與熱電偶的形狀尺寸無關。當熱電偶兩電極材料固定后，熱電動勢便是兩接點溫度t和t0。的函數(shù)差 。

這一關系式在實際測溫中得到了廣泛應用。因為冷端t0恒定，熱電偶產生的熱電動勢只隨熱端（測量端）溫度的變化而變化，即一定的熱電動勢對應著一定的溫度。我們只要用測量熱電動勢的方法就可達到測溫的目的 ［1］ 。

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合回路，

當兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應（Seebeck effect）。兩種不同成份的均質導體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質的溫度。熱電偶測量溫度時要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關系。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴重影響測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償正常。與測量儀表連接用專用補償導線。

熱電偶冷端補償計算方法：

從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度；

從溫度到毫伏：測量出實際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度。

。通過將EFM8微控制器連接到PC，您可以方便地監(jiān)控溫度并可視化溫度隨時間的變化情況。

所需的硬件/軟件

● SLSTK2000A EFM8評估板

● Simplicity Studio集成開發(fā)環(huán)境

● SCILAB

● PmodTC1熱電偶模塊（包括一個K型熱電偶）

● 5根連接導線

分析您的烤箱

在本篇文章中，我們將開發(fā)一個監(jiān)測和記錄熱電偶溫度測量的系統(tǒng)。您當然可以將此系統(tǒng)用于您選擇執(zhí)行的任何溫度感應，但我確實有一個特定的應用：回流式烤箱。您可能還沒有意識到，通過使用普通烤箱進行回流焊接，可以將表面貼裝部件焊接到PCB上。如果您曾經考慮過，兩到三塊PCB進行專業(yè)裝配的成本，那么您完全理解這種低成本自助式替代方案的重要性。

然而，使用烤箱進行回流焊接方法的困難之一是溫度控制。首先，不能保證烤箱的溫度設置足夠準確（畢竟，它是專為食品準備而設計的，而不是PCB組裝）。其次，最佳回流焊接不僅僅是單個溫度。考慮以下：

這是凱斯特（Kester）制造的有鉛焊膏推薦的溫度曲線。也許是自己動手組裝技術人員不需要強調嚴格遵守溫度曲線，但是一致成功的機會肯定會隨著您復制推薦曲線的程度而增加。此外，記錄您的溫度變化 - 即使您沒有嘗試微調烤箱的性能 - 可以幫助您識別潛在的問題。例如，ChipQuick建議其含鉛產品具有更高的最高溫度（235°C對225°C），而ChipQuick的無鉛焊膏需要更高的峰值溫度和變化的曲線。因此，如果您注意到某種類型的錫膏比另一種效果更好，那么您的溫度數(shù)據(jù)可能會幫助您解決問題。