对于我们周围发生的许多活动来说，感知温度是一个必不可少的过程。比如让房间变得舒适的空调，路上行驶的汽车，头顶上飞行的飞机。这些活动可能彼此截然不同，但它们都有一个共同点：热电偶温度传感。那么热电偶究竟是什么呢？它是如何工作的？它的用法是什么？让我们研究一下这个问题：什么是热电偶？
图1：真实的热电偶！
什么是热电偶？
热电偶是用来测量温度的，所以从技术上讲，热电偶是温度传感器的一种。热电偶由两种不同的金属组成。一般情况下，是两根电线绞合、焊接或压接在一起的形式。温度是通过测量电压来实现的。加热金属丝会导致金属丝中的电子被激发并移动。我们可以用万用表测量电子运动的电势。通过这个测量，我们就可以计算出温度。
简而言之，热电偶将温度能量转化为电信号。监测热电偶的工作人员可以直接使用该信号，但多情况是通过观察、记录或使用数据自动采集系统。
让我们看一看热电偶的图表，了解一下这个仪器是如何工作的。
图2：基本热电偶
如图2所示，热电偶是一种相对简单的仪器。两条由不同金属组成的电线连接在一起，置于需要测量温度的地方。这个连接点被称为测量节点。导线的另一端也连接在一起，置于一个已知温度的区域。该连接点称为参考节点。
让我们做一个小实验，加热热电偶的一端，并测量发生了什么。
图3：加热热电偶
通过对测量节点加热，可以使金属线中的电子激发和流动，产生电流。由于我们想测量这个电流的电压，我们用铜线将参考节点连接到万用表上。万用表感应到的电流以毫伏（mV）为单位给出读数。让我们提高测量点的温度，看看万用表上的读数会发生什么变化。
图4：施加更多热量
随着测量节点温度的升高，我们看到万用表上参考节点的读数也相应增加。万用表上的值的重要意义是它是两个接点之间温度差的函数。我们可以绘制出这两个变量之间的关系图。因此，如果我们知道参考节点的温度，并且可以测量测量节点被加热时的电压变化，就可以确定测量节点的温度。
图5：绘制温度与电压的关系图
虽然我们不能直接通过热电偶获得测量节点的温度，但可以得到一个电压。该电压与测量节点和参考节点之间的温度差相关。如果将电压和温度之间的关系绘制成图表，我们就可以通过参考电压信号来确定相应的温度值。测量过程的某些参数，如所使用的导线类型和参考节点的温度，必须保持恒定。这样，测量温度的过程就具有可重复性。
热电偶背后的科学原理
让我们更详细地了解热电偶背后的科学。我们从两种不同的金属线开始，一种由铁（Fe）制成，另一种由镍铜合金（CuNi）制成。将这些导线组合在一起会产生一个电势。电势是电流流动的能力，它会根据连接导线所用金属的特性而变化。
仅仅通过将两根电线连接在一起，什么都不会真正发生，只是具有了发生某种事情的可能性。比如，想象一块静止的巨石放在山顶，只有施加了一个推力之后，才会导致很多岩石从山上滚落下来。然而，在推动岩石之前，只有潜力。
图6：连接两根电线，形成电压电势
由于导线只连接在一点上，电流就没有机会流动。然而，如果我们将电线的另一端也连接在一起，就会创建一个电路或路径，电流可以流动。
由于我们将两根电线的另一端也连接在一起，所以也产生了另一个电势。记住，这只是电流流动的可能性。此外，由于这两个结都是相互连接的铁线和镍线，所以这两个电压是相同的，它们之间没有可测量的电势差。
图7：连接在具有两个电压电势的电路中的两根导线
上图中，是由两条不同金属线组成的电路，具有两个电压。
完成热电偶演练所需的最后一个因素是温度，或者更准确地说，是温差。让我们加热其中一个连接点，一端的温差产生不同的电压，继续加热，产生越来越显著的温差，就可以测量到越来越大的电压差。
图8：加热一端导致电压差
一个完整的热电偶不仅仅是一对导线，这只是热电偶最基本的形式。例如，热电偶通常带有外护套和绝缘层，以帮助防止腐蚀和磨损。
此外，它们通常不会像上面的例子那样连接到万用表上，而是将热电偶连接到数据采集及控制系统，即一种可以接收热电偶读数并根据数据进行操作的自动化装置。最后，测量的电压与直线上的温度读数也不是完全相关的，热电偶输出不是线性的，所以图5中的图表过于简单化了，仅仅是示意图。
不同热电偶之间有什么区别？
热电偶有多种形状、尺寸和材料。不同金属的各种性质是热电偶工作的关键。热电偶中使用的典型金属有铁（Fe）、铜（Cu）、镍（Ni）、镍铜合金（Cu/Ni）、镍铬合金（Cr/Ni）和铂（Pt）。用不同金属材料的热电偶测量温度有不同的优点和缺点。
某些金属组合可能适用于较冷的温度，但不适用于高温。其他组合可能在特定温度范围内提供更准确的读数。此外，另一种组合可能适合腐蚀性环境——延长热电偶的使用寿命。
如果需要给传感器增加无线传输功能，可以通过增加无线物联网控制器实现。
● 内置电池或外接5V电源供电
● 无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA等
● 支持所有传感器接口
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