熱電偶為什么需要補償導線？

由前文可知，熱電偶輸出的電壓信號受測量點溫度t和冷端溫度t0的影響，如果我們想要維持一個恒定的冷端溫度，就需要把冷端從復雜多變的工作現場中接出來，接到一個如儀表控制室這樣的穩定環境中。考慮到一些型號的熱電偶由鉑、銠等貴金屬制成，買個幾十米僅用于接線就顯得十分不經濟，這時候就該熱電偶補償導線出場了。

如下方左圖所示，A和B是熱電偶中的兩種金屬，而A`和B`則是對應的補償導線材料。比如分度號為S的熱電偶，其材料為正極-鉑銠（A）、負極-鉑（B），而對應的補償導線則為正極-銅（A`）、負極-銅鎳（B`）。顯然補償導線的材料價格要便宜得多。

圖 1 熱電偶補償導線接線圖（左）和希望補償導線能達到的效果（右）

為了實現接入補償導線后相當于延長熱電偶的效果，就要求補償導線的材料與熱電偶本身在100℃以下（即常見環境溫度）具有相同或十分相似的熱電特性。

如果不用補償導線會怎樣呢？我們可以假設這樣一種情況，測量點t的溫度為600℃，工作環境溫度t0`為60℃，冷端溫度t0則為0℃。如果只使用普通的銅導線來延長接線，顯然作為銅作為一種單一材料不會輸出熱電勢，回路中的總熱電勢就是熱電偶本身在（600℃，60℃）的數值；而補償導線在（60℃，0℃）之間輸出的熱電勢與熱電偶本身幾乎相同，這樣就相當于熱電偶直接連接到0℃的冷端上了。

然而在實際使用中維持一個穩定的冷端溫度依舊比較麻煩，一個更方便但成本也更高的方法是為熱電偶添加溫度補償功能，即額外增加一個熱電阻（如Pt100）用來測量熱電偶的冷端溫度，并根據測得的數值實時計算補償；之后再經過變送器將測量出的熱電勢轉化成4-20mA等工業標準信號輸出，這樣就無需再考慮補償導線等令人頭疼的問題了。

圖 2 卓然天工WRNK236熱電偶溫度計

這里順便簡單介紹一下熱電阻。熱電阻利用金屬電阻隨溫度變化的關系來實現測溫，比如常見的Pt100熱電阻在0℃下的電阻值R0=100Ω，在500℃下則為280.90Ω，測得電阻值就能反推溫度值。

圖 3 常見熱電阻的特性曲線

通常熱電阻在低溫下（約500℃以下）具有更好的準確度和線性度，且不用考慮冷端溫度、補償導線等問題，；當待測溫度高達1000℃以上時，溫度變化引起的電阻變化量將減小，且線性度也有所降低。總之一句話，高溫用熱電偶，低溫用熱電阻，就ok啦。