了解到热电偶由两种不同的金属构成，这两种金属在一端连接在一起，如下图 1 所示。
由两种不同金属制成的热电偶
图 1.由两种不同金属制成的热电偶。
图 2 显示了测量热电偶输出电压（V开路）的简化图。
图 2. 测量热电偶输出的简化图。
在此示例中，在热电偶线连接到铜导体的位置使用等温块。等温块的温度为 T c。ADC（模数
转换器）处于不同的温度 (T ADC )。因此，我们预计铜走线上会产生一些塞贝克电压。由于两条铜迹线经历相同的温度梯度，因此两条铜迹线之间将出现相同的塞贝克电压 (V c1 = V c2 )。
KVL （基尔霍夫电压定律）方程表明，ADC 仅测量热电偶线 V开路产生的塞贝克电压（假设 ADC 输入电流可以忽略不计）。热电偶电压如公式 1 所示，由下式给出：
V O open ?电路= V m 1 ? V m 2 = S m 1 × ( T h ? T c ) ? S m 2 × ( T h ? T c ) _ _ _ _ _ _ _ _
其中 T h是热结温度，S m1和 S m2分别表示金属 1 (m1) 和金属 2 (m2) 的塞贝克系数。分解出常用项，我们得到下面的等式 2：
V O open ?电路= ( S m 1 ? S m 2 ) × ( T h ? T c ) _ __ _ _ _ _ _
在继续之前，我想强调公式 1 基于热电偶材料的塞贝克系数不随温度变化的假设。如果我们考虑温度依赖性，我们需要使用积分表达式来找到每个金属段上的电压。例如，金属 1 两端的电压 为：
V m 1 = T h ∫ T c S m 1 (T)dT
如果塞贝克系数不随温度变化，则该积分方程可简化为 \(V_{m1} = S_{m1}\times (T_{h}-T_{c})\)。我们知道塞贝克系数实际上与温度有关。然而，由于我们的目的只是展示如何使用热电偶输出来测量温度，因此我们将使用更简单的方程形式而不是积分版本。
冷端温度要求
从公式 2 中，我们观察到热电偶产生的电压与热端和冷端之间的温差成正比。为了确定热端的温度 (T h )，我们需要知道冷端的温度 (T c )。因此，需要额外的温度
传感器，例如
热敏电阻、RTD（电阻温度检测器）、
二极管或基于 IC 的传感器来测量冷端温度。
这个要求通常不是一个大挑战；然而，有人可能会问：如果我们的系统中有这个额外的传感器，为什么我们不使用它来测量热结温度呢？答案是显而易见的：热电偶坚固耐用，支持较宽的温度范围。用于测量冷端温度的传感器不能用于热电偶非常适合的腐蚀性环境或高温应用。
使用塞贝克电压和热电偶参考表的热电偶响应
除了了解参比端温度之外，我们还需要了解热电偶响应以确定要测量的温度。“标准团体”和热电偶制造商通常指定热电偶相对于 0 °C 参比端的输出。测量设置如图 3 所示。
热电偶的测量设置。
图 3. 热电偶的测量设置。
当结 2 保持在 0 °C 时，结 1 的温度会扫过感兴趣的温度范围。每个温度的输出 V out都会被记录并以表格或数学方程的形式提供。涵盖 0 °C 至 50 °C 温度范围的 T 型热电偶参考表摘录如下（表 1）。
表 1.使用的数据由REOTEMP提供。
℃012345678910
热电电压（mV）
00.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.3520.391
100.3910.4310.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.7490.790
200.7900.8300.8700.9110.9510.9921.0331.0741.1141.1551.196
301.1961.2381.2791.3201.3621.4031.4451.4861.5281.5701.612
401.6121.6541.6961.7381.7801.8231.8651.9081.9501.9932.036
例如，上表表明，参比端温度为 0 °C 的 T 型热电偶在 T h = 49 °C 时产生 1.993 mV。考虑到这一点，我们如何使用标准热电偶参考表来确定典型布置（如图 2 所示）中的热结温度？一般来说，热电偶??参考表是从图 3 所示的设置中获得的。该设置使用 0 °C 的参考结，与图 2 中所示的不同。
让我们更仔细地检查一下图 3 中所示的拓扑。写出该电路的塞贝克电压方程，我们得到：
当参比端温度为 0 °C (T ref = 0) 时，上式简化为：
Vout = Vm 1 , 1 _ _ _ _+电压m 2+V m 1 , 2 =S m 1 ×(T h ?T c )+S m 2 ×(T ref ? T h )+S m 1 ×(Tc ? T ref ) _ _ _ _ 等式 3。
热电偶参考表给出了给定 T h 的V输出，实际上指定了不同温度下的 S m1 – S m2值。现在，将公式 3 与公式 2 进行比较，我们可以观察到图 2 中的 V Open-Circuit可以写成类似于公式 3 右侧的两项之和：
Vout =( S m 1 ? S m 2 )× T h _ _ _
等式 4。
项 \((S_{m1}-S_{m2})\times T_{h}\) 和 \((S_{m1}-S_{m2})\times T_{c}\) 是我们获得的值来自温度 T h和 T c的参考表。因此，有了参考表，我们就可以将三个参数 V Open-Circuit、T c和 T h相互关联起来。换句话说，热电偶??产生的电压 V开路等于 T h处的参考表值减去 T c处的表值。
使用实用热电偶测量热结温度
让我们考虑一个例子来进一步阐明上述讨论。假设从 T 型热电偶测得的开路电压为 V Open-Circuit = 0.788 mV，冷端温度为 T c = 25 °C。热结温度是多少？
从公式 4 中，我们知道 V Open-Circuit可写为：
_V Open ?电路=表_ _ _ _ _ _ _ ______价值_ _ _ _于_T h ?表_ _ _ _价值_ _ _ _于_温度_ 从表 1 中，我们观察到 T 型热电偶在 T c = 25 °C 时产生 0.992 mV。将我们的数据代入上式，我们有：
0.788m V =表_ _ _ _价值_ _ _ _于_T h ?0.992米伏
再次从热电偶参考表（表 1）中，我们观察到该电压对应于 T h = 44 °C的温度。
表_ _ _ _价值_ _ _ _于_T h =1.78米伏
