热电偶制冷(热电偶冷热端)

1. 热电偶冷热端

不同的半导体材料之间形成的热电偶对中通过电流时，两端会出现热量转移，热量会从这一端移到那一端，于是会出现温差形成了需要的冷热端。

不过，因为半导体本身就存在电阻，一旦电流经过就会导致半导体出现热量，就会影响到热传递，所以为了达到更低的温度，一般都会采取合理的散热方式来帮助制冷片降低热端的温度。

2. 热电偶冷热端距离太近

热电偶产生的热电势，是由于热电偶的冷热端的温差决定的，在实际测量中，保持冷端为零摄氏度是不好实现的。

因此使用热电偶补偿导线来减少冷端和零摄氏度的差距。热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超100℃。但是在精密测定和热电偶的检定中，仍然使用冰水混合物来保证热电偶的冷端温度为零摄氏度，在一般的测定中，就可以修正冷端温度，使测量更接近准确。

3. 热电偶冷端热端

（一）热电偶检准、标定时引入的偏差

由于热电偶已在实验室中进行了校准和校准，因此放置在实验室中的平衡时间不足以避免因值变动，校准人员的技术水平以及验证系统维护不足而引起的偏差。这是原因。

（二）测量点的选取

热电偶的位置和深度，即测量点的选择非常重要。温度测量点的位置应尽可能靠近要测量的温度点。温度测量点应避免强烈的电磁场干扰源，或者加热设备不要太靠近。如果无法避免，则必须采取相应的措施。

（三）测量过程中是否受到滋扰

测量过程中遇到的烦人问题主要是由于热电偶内部和外部的环境原因。内部原因，不良的热电偶绝缘会严重影响精确的热电偶测量。扭曲所测得的热电势以制造显示设备，即使绝缘无法正常工作，扭曲也会因绝缘性能下降而引起各种偏离。例如，热电极绝缘的瓷管的绝缘电阻较低，这会绕开热电流并导致测量偏差。保护管和端子的污染会导致绝缘不良和接触不良，从而影响热电偶的响应时间，还可能引起热电偶干扰和温度漂移。外部原因很容易受到变压器，大功率电动机，变频器等的影响。我在一次分体式空调测试时，第一次没有测量压缩机温度，所有温度点都正常。在第二次测量压缩机温度时，没有打开压缩机台架，温度点正常，当打开压缩机台架后，很多温度点产生了很大的波动，特别是压缩机段测温点，当时检查了所有热电偶和设备，都是正常的，后来在压缩机台架变频器内增加了滤波器，果然温度都正常了。所以测量时一定要考虑环境中是否有干扰。

（四）热惰性引入的偏差

这种环境相对复杂，并且与场景中的许多因素有关。因此，选择产品时必须仔细考虑所有因素。因此，请使用热电偶线较细且保护管直径较小的热电偶。如果情况允许，可以卸下保护管。由于测量的延迟，由热电偶测量的温度波动将小于实际温度波动。滞后测量值越大，热电偶波动的幅度越小，实际温差越大。当使用热响应时间长的热电偶测量或控制温度时，设备的温度几乎不受波动的影响，但实际的环境温度波动可能会很大。为了精确的测量温度，该当选择热响应时间小的热电偶。使用中，通常应采取导热性能好、管壁薄、内径小的保护层。如果需要快速，准确的温度测量，可以使用裸线热电偶，但是裸线热电偶很容易被污染和破坏，必须实时校准或更换。了解现场的所有关键点，了解测量要求并选择合适的设备是现场操作员的责任。

（五）热电极的玷污和腐蚀

热电偶线细，软且容易变形。如果热电偶的塑性变形（例如不正确的弯曲或扭曲）引起热电偶丝的变形应力，则热电偶的热电技术特性会发生变形，热电偶也会发生变形。评估研究结果可能会产生影响。因此，测量前必然要把热电偶丝拉直。当热电偶丝被污染，乃至被氧化时，会使热电极偶丝表面不光亮、发黑发暗。目前，用于热电极的热电材料的性能还不是很安全和稳定，并且测量系统的数据还相对不准确。因此，有必要清洁被污染的电极并去除这些被污染的物体。热电偶丝表面污染的程度越大，热电特性改变就越大，由此偏差就越大。

（六）补偿不当引入的偏差

从热电偶温度测量原理可以看出，仅当热电偶冷端的温度稳定时，热电势才能与测得的温度对应1∶1。在实际使用中，热电偶放置在现场设备上，其冷端暴露在空气中，并受到环境温度场的影响。同时，如果热电偶的冷端接近热端，则冷端的温度将很困难。它很稳定，会引起测量偏差。

（七）热电偶接线盒内部受污染

接线盒的目的是为了方便连接补偿导线和热电偶线，以及保护热电偶免受污染。虽然接线盒的工艺越来越先进，但是仍然不能保证灰尘、导电液体等的侵入，导致可靠性不能保证，也会在测量过程中出现温度跳变问题。

（八）响应时间的影响

热电偶电极和保护管越厚，热电偶壁越厚，热电偶将越惰性，这将增加热电偶稳定，创建不同材料并具有更高导热率的时间。不同的是，它也会影响响应时间。因此，正常的验证过程需要根据热电偶的类型选择适当的加热速率和热平衡时间。

4. 热电偶冷热端接线图

4线热电偶四线制热电阻：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。

可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。热电偶正确的接线方法是：红线接负极，黄线接正极，接的时候两股线一定要往上顶到公插头的三角处，防止裸露的部份短路。

5. 热电偶冷热端补偿精度研究

原理及依据：热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。

若测量时，冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的测量不准确称为热电偶的冷端补偿。 大多数测量仪器具有自动冷端补偿组态功能。

6. 热电偶冷热端公式

从分度号为S的热电偶分度表上查得E（20，0）=0.113mV，设热端温度为t，则总电势为E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0) 所以 E(t,0) =E(t,t0) +E(t0,0)=11.710+0.113=11.823mV 查分度表得t=1188°C