热电偶为什么需要补偿导线？

由前文可知，热电偶输出的电压信号受测量点温度t和冷端温度t0的影响，如果我们想要维持一个恒定的冷端温度，就需要把冷端从复杂多变的工作现场中接出来，接到一个如仪表控制室这样的稳定环境中。考虑到一些型号的热电偶由铂、铑等贵金属制成，买个几十米仅用于接线就显得十分不经济，这时候就该热电偶补偿导线出场了。

如下方左图所示，A和B是热电偶中的两种金属，而A`和B`则是对应的补偿导线材料。比如分度号为S的热电偶，其材料为正极-铂铑（A）、负极-铂（B），而对应的补偿导线则为正极-铜（A`）、负极-铜镍（B`）。显然补偿导线的材料价格要便宜得多。

图 1 热电偶补偿导线接线图（左）和希望补偿导线能达到的效果（右）

为了实现接入补偿导线后相当于延长热电偶的效果，就要求补偿导线的材料与热电偶本身在100℃以下（即常见环境温度）具有相同或十分相似的热电特性。

如果不用补偿导线会怎样呢？我们可以假设这样一种情况，测量点t的温度为600℃，工作环境温度t0`为60℃，冷端温度t0则为0℃。如果只使用普通的铜导线来延长接线，显然作为铜作为一种单一材料不会输出热电势，回路中的总热电势就是热电偶本身在（600℃，60℃）的数值；而补偿导线在（60℃，0℃）之间输出的热电势与热电偶本身几乎相同，这样就相当于热电偶直接连接到0℃的冷端上了。

然而在实际使用中维持一个稳定的冷端温度依旧比较麻烦，一个更方便但成本也更高的方法是为热电偶添加温度补偿功能，即额外增加一个热电阻（如Pt100）用来测量热电偶的冷端温度，并根据测得的数值实时计算补偿；之后再经过变送器将测量出的热电势转化成4-20mA等工业标准信号输出，这样就无需再考虑补偿导线等令人头疼的问题了。

图 2 卓然天工WRNK236热电偶温度计

这里顺便简单介绍一下热电阻。热电阻利用金属电阻随温度变化的关系来实现测温，比如常见的Pt100热电阻在0℃下的电阻值R0=100Ω，在500℃下则为280.90Ω，测得电阻值就能反推温度值。

图 3 常见热电阻的特性曲线

通常热电阻在低温下（约500℃以下）具有更好的准确度和线性度，且不用考虑冷端温度、补偿导线等问题，；当待测温度高达1000℃以上时，温度变化引起的电阻变化量将减小，且线性度也有所降低。总之一句话，高温用热电偶，低温用热电阻，就ok啦。