热电偶测量温度的基本要求

热电偶测量温度时，要求其冷端（通过引线与测量电路连接的端）的温度保持不变，这样其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性1。这是因为热电偶的分度表是在冷端温度为 0℃的条件下得到的，即通过把冷端置于 0℃环境下，只余下热端产生电势差，测量出来的电压值对应着热端的温度，然后记录不同温度对应的电压得到分度表。而在实际测量中，冷端通常不在 0℃环境，测量出来的电压为“热端电压减冷端电压”，直接按分度表计算温度就会产生偏差3。

冷端补偿的定义

在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿1。

常见的冷端补偿原理及方式

串联热电阻构成电桥补偿

通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势会减小，而此时串联电桥中的热电阻阻值也将变化并使电桥两端的电压升高。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）就能真实反映所测量的温度值1。

其他补偿方法及原理

  • 补偿导线法：采用一种称为补偿导线的特殊导线，将热电偶的冷端延伸出来，利用补偿导线将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所（如仪表室），且它们具有一致的热点特性，相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的两个接触点温度一致，就不会影响热电动势的输出2。

  • 冷端恒温法：把热电偶的冷端置于某些温度不变的装置中，以保证冷端温度不受热端测量温度的影响。恒温装置可以是电热恒温器或冰点槽（槽中装冰水混合物，温度保持在 0℃）。前者的温度不为 0℃时，还需要对热电偶进行冷端温度校正；后者为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使之相互绝缘。这种方法仅限于在科学实验中使用2。

  • 冷端温度校正法：如果热电偶的冷端温度偏离 0℃，但稳定在某一温度，则按中间温度定律对仪表指示值进行修正。但这种方法不适合连续测温2。

  • 自动补偿法（电桥补偿法）：在热电偶与仪表间加上一个补偿电桥，当热电偶冷端温度升高，导致回路总电动势降低时，这个电桥感受自由端温度的变化，产生一个电位差，其数值刚好与热电偶降低的电动势相同，两者互相补偿。这样，测量仪表上所测得的电动势将不随自由端温度而变化，解决了冷端温度校正法不适合连续测温的问题2。