热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线组成。它被广泛用于测量-200~1300℃范围内的温度。在特殊情况下，可测至2800℃的高温或4K的低温。热电偶能把温度信号转变为电信号，便于信号的远传和多点切换测量，具有结构简单、制作方便、准确度高、热惯性小等优点。

1. 热电偶测温原理

由两种不同的导体或半导体A或B组成的闭合回路，如果使两个接点处于不同的温度t₀、t，则回路中就有电动势出现，称为热电势，这一现象称为热电效应。热电势是温度t₀和t的函数，恒定接点温度t₀，则热电势是温度t的单值函数，只要测得热电势的大小，便可得到被测温度t。

热电势由温差电势与接触电势组成。

温差电势：是指一根导体上因两端温度不同而产生的热电动势。同一导体两端温度不同时，高温端（测量端、工作端、热端）电子的运动速度大于低温端电子（参比端、自由端、冷端）的运动速度，单位时间内高温端失电子带正电，低温端得电子带负电，高、低温端之间形成一个从高温端指向低温端的静电场。该电场阻止高温端电子向低温端的动；加大低温端电子向高温端的运动速度，当运动达到动态平衡时，导体两端产生相应的电位差，该电位差称为温差电势。温差电势的方向：由低温端指向高温端。

温差电势的大小：，，式中k为波尔兹曼常数；e为电子电量为导体内的电子密度，是温度的函数；t、to是导体两端的温度。可见温差电势的大小与导体的性质和导体两端温度有关，而与导体长度、截面大小以及沿导体长度方向的温度分布无关。

接触电势：是在两种不同材料A和B的接触点产生的。A、B材料有不同的电子密度，设导体A的电子密度n_A大于导体B的电子密度n_B，则从A扩散到B的电子数要比从B扩散到A的多，A因失电子而带正电荷，B因得电子而带负电荷，于是在A、B的接触面上便形成一从A到B的静电场。这个静电场将阻碍电子的扩散运动，诱发电子的漂移运动，当扩散与漂移达到动态平衡时，在A、B接触面上便形成了电位差，即接触电势。接触电势的方向：由电子密度小的导体指向电子密度大的导体；

接触电势的大小：或，式中：k为波尔兹曼常数，e为电子电量。温度越高，接触电势越大，两种导体电子密度比值越大，接触电势也越大。可见接触电势与两导体的性质有关与接触点的温度有关，而与导体长度、截面大小、沿导体长度方向的温度分布无关。

热电偶回路的总电势为：

即热电势是高温端温度及低温端温度的函数，若恒定低温端温度，则热电势是高温端温度的单值函数。通过测量热电势的大小可以得到被测（高温端）温度的数值。

2. 热电偶回路的基本定律

1）均质导体定律

由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论导体的长度、截面积如何以及沿长度方向的温度分布如何，回路中都不可能产生热电势。

证明：已知：

因是均质导体，电子密度相同，所以

又因为，所以回路总电势等于0。

结论（1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成；（2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，若回路中有热电势产生，则说明该材料是不均质的。——用于电极材料的均匀性检测。

2）中间导体定律

在热电偶回路中接入第三种、第四种、……均质导体，只要保证各导体的两接入点的温度相同，则这些导体的接入不会影响回路中的热电势。

证明：以在热电偶回路中接入第三种均质导体C为例。保证两接入点的温度都为t₀，如图所示：回路电势为：

其中：

故：

即C导体的加入不影响回路中的热电势。

结论（1）可以在热电偶回路中接入连接导线和测量仪表；（2）可以方便热电偶电极的选配；（3）可以进行表面温度和液体介质温度的开路测量。

3）中间温度定律

接点温度为t1和t3的热电偶，它的热电势等于接点温度分别为t1、t2和t2、t3的两支同性质热电偶的热电势的代数和，即热电偶的热电势只与高温端和低温端的接点温度有关，而与中间温度无关。

结论：（1）可以对热电偶的冷端温度进行计算修正；（2）允许在热电偶回路中接入补偿导线。