Cặp nhiệt điện là một yếu tố đo nhiệt độ phổ biến. Nó có thể thay đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu sưởi ấm bằng điện bằng cách đo nhiệt độ.
Nguyên lý làm việc của cặp nhiệt điện là khi hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn A và B khác nhau tạo thành một mạch và hai đầu của chúng được nối với nhau, miễn là nhiệt độ ở hai nút khác nhau, nhiệt độ ở một đầu là t, được gọi là đầu làm việc hoặc đầu nóng, và nhiệt độ ở đầu kia là t0, được gọi là đầu tự do, còn được gọi là đầu tham chiếu hoặc đầu lạnh, vòng lặp sẽ tạo ra một suất điện động, hướng và kích thước của nó liên quan đến vật liệu dây dẫn và nhiệt độ. của hai liên hệ. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng nhiệt điện, mạch điện gồm hai dây dẫn gọi là cặp nhiệt điện. Hai dây dẫn này gọi là cực nhiệt điện, suất điện động sinh ra gọi là suất điện động nhiệt điện.
EMF nhiệt điện bao gồm hai phần. Một là EMF tiếp xúc của hai dây dẫn và cái còn lại là EMF chênh lệch nhiệt độ của một dây dẫn. Độ lớn của EMF nhiệt điện trong vòng cặp nhiệt điện chỉ liên quan đến vật liệu dây dẫn và nhiệt độ của hai điểm tiếp xúc, chứ không liên quan đến hình dạng và kích thước của cảm biến cặp nhiệt điện . Khi hai vật liệu điện cực của cặp nhiệt điện được cố định, EMF nhiệt điện sẽ là nhiệt độ hai tiếp điểm T và t0.
Mối quan hệ này đã được sử dụng rộng rãi trong đo nhiệt độ thực tế. Do đầu lạnh t0 không đổi nên EMF nhiệt điện do cảm biến cặp nhiệt điện tạo ra chỉ thay đổi theo nhiệt độ của đầu nóng (đầu đo), nghĩa là EMF nhiệt điện nhất định tương ứng với một nhiệt độ nhất định. Chúng ta có thể đạt được mục tiêu đo nhiệt độ chỉ bằng cách đo EMF nhiệt điện.
Nguyên lý cơ bản của phép đo nhiệt độ cặp nhiệt điện là hai thành phần khác nhau của vật liệu dẫn điện tạo thành một mạch kín.
Khi có sự chênh lệch nhiệt độ ở hai đầu sẽ có dòng điện chạy qua mạch, khi đó sẽ xuất hiện suất điện động - suất điện động nhiệt điện giữa hai đầu gọi là hiệu ứng Seebeck. Hai loại dây dẫn đồng nhất với các thành phần khác nhau là cực nhiệt điện, loại có nhiệt độ cao hơn là đầu làm việc, loại có nhiệt độ thấp hơn là đầu tự do và đầu tự do thường ở nhiệt độ không đổi. Theo mối quan hệ chức năng giữa EMF nhiệt điện và nhiệt độ, bảng chia độ của cặp nhiệt điện được lập. Bảng chia độ thu được khi nhiệt độ đầu tự do là 0oC và các cặp nhiệt điện khác nhau có các bảng chia độ khác nhau.
Khi vật liệu kim loại thứ ba được kết nối với mạch cặp nhiệt điện, miễn là nhiệt độ của hai điểm tiếp xúc của vật liệu giống nhau thì điện thế nhiệt điện do cảm biến cặp nhiệt điện tạo ra sẽ không thay đổi, nghĩa là nó sẽ không bị ảnh hưởng bởi kim loại thứ ba trong mạch. Do đó, khi cặp nhiệt điện được sử dụng để đo nhiệt độ, nó có thể được kết nối với dụng cụ đo và nhiệt độ của môi trường đo có thể được biết sau khi đo EMF nhiệt điện. Khi đo nhiệt độ của cặp nhiệt điện, nhiệt độ của đầu lạnh của nó (đầu đo là đầu nóng và đầu nối với mạch đo qua dây dẫn được gọi là đầu lạnh) phải không đổi và nhiệt năng của nó tỷ lệ thuận với nhiệt độ đo được. Nếu nhiệt độ của đầu lạnh (môi trường) thay đổi trong quá trình đo sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của phép đo. Thực hiện một số biện pháp để bù đắp ảnh hưởng do sự thay đổi nhiệt độ đầu lạnh gây ra được gọi là bù đầu lạnh thông thường của cặp nhiệt điện. Dây bù đặc biệt để kết nối với dụng cụ đo.
Có hai phương pháp tính toán bù điểm lạnh của cặp nhiệt điện. Đầu tiên là từ millivolt sang nhiệt độ: đo nhiệt độ đầu lạnh, chuyển đổi thành giá trị millivolt tương ứng, cộng với giá trị millivolt của cặp nhiệt điện mặt bích và chuyển đổi nó thành nhiệt độ. Một sự bù đắp khác là từ nhiệt độ đến milivolt: đo nhiệt độ thực tế và nhiệt độ đầu lạnh, chuyển đổi chúng thành milivolt tương ứng, sau đó nhận được milivolt sau khi trừ đi, tức là nhiệt độ.
