熱電偶（Thermocouple） 是一種廣泛使用的溫度感測裝置，透過物理效應將溫度轉換為電信號。以下是其核心概念的分類說明：

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1. 工作原理：熱電效應（塞貝克效應）

• 塞貝克效應：當兩種不同的金屬導體兩端連接形成迴路，且兩端存在溫差時，迴路中會產生電壓（稱為熱電動勢）。此電壓大小與溫差成正比，藉此可推算溫度。
• 冷端補償：由於測量的是溫差，需已知一端溫度（通常為環境溫度）來校正，現代系統常透過電子補償或參考端溫度感測器（如RTD）來處理。

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2. 結構組成

• 主要元件：
  • 兩種金屬線：如鎳鉻（Ni-Cr）和鎳鋁（Ni-Al）組成K型。
  • 絕緣層（如陶瓷塗層）：防止短路。
  • 保護套管（金屬或陶瓷）：抗腐蝕或高溫環境。
• 接點形式：
  • 接地型：響應快，但易受電氣干擾。
  • 非接地型：絕緣，適用於高干擾環境。

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3. 常見類型與適用場景

類型	材質組合	溫度範圍	特點	典型應用
K型	鎳鉻 vs 鎳鋁	-200°C ~ +1350°C	性價比高、抗氧化	工業爐、實驗室
J型	鐵 vs 康銅	-40°C ~ +750°C	中低溫適用，易氧化	食品加工、塑料成型
T型	銅 vs 康銅	-200°C ~ +350°C	低溫精準、耐濕氣	冷凍設備、醫療
E型	鎳鉻 vs 康銅	-200°C ~ +900°C	高靈敏度	航太、低溫工程
S/R型	鉑銠合金	0°C ~ +1600°C	高溫穩定、成本高	玻璃製造、半導體爐

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4. 優點與限制

• 優勢：
  • 極寬溫度範圍：從超低溫（-200°C）到超高溫（+2300°C，如B型）。
  • 快速響應：細絲型接點可在毫秒級反應溫度變化。
  • 耐用性：無活動部件，耐震動、高壓或腐蝕環境（取決於保護套管）。
• 缺點：
  • 精度限制：誤差約±1~2°C，低於RTD（±0.1°C）。
  • 需訊號處理：輸出的微伏級電壓需放大，且需冷端補償電路。
  • 長期漂移：高溫下金屬氧化可能導致輸出偏移。

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5. 實際應用

• 工業製程：鋼鐵熔爐、石化反應器的即時監控。
• 汽車：排氣管溫度感測、引擎過熱保護。
• 家電：烤箱、熱水器的溫控迴路。
• 科學研究：極端環境實驗（如太空探測器）。

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6. 與其他感測器的比較

• RTD（電阻溫度計）：精度更高，但溫度範圍較窄（-200°C ~ +850°C），成本高。
• 熱敏電阻：靈敏度高，僅適用窄範圍（-50°C ~ +150°C），非線性輸出。
• 紅外線感測：非接觸測量，但受表面材質反射率影響。

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總結：熱電偶以結構簡單、適應性強的特性，成為工業與科研中溫度監測的首選，尤其在極端條件下無可替代。選擇時需權衡精度、成本與環境需求。