8种热电偶
热电偶基本原理和使用方法
热电偶基本原理和使用方法常用热电偶分度号有S、B、K、E、T、J等，这些都是标准化热电偶。
其中K型也即镍铬－镍硅热电偶，它是一种能测量较高温度的廉价热偶。
由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。
它可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。
它不能用于还原性介质中,否则，很快腐蚀，在此情况下只能用于500度以下的测量.它比S型热偶要便宜很多，它的重复性很好，产生的热电势大，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。
虽然其测量精度略低，但完全能满足工业测温要求，所以它是工业上最常用的热电偶。
概述:作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一——热电偶，与铂热电阻一起，约占整个温度传感器总量的60％，热电偶通常和显示仪表等配套使用，直接测量各种生产过程中—40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。
热电偶工作原理：两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。
热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端），另一端叫做冷端(也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题:（１）热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；（２）热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；（３)当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数.热电偶的基本构造：工业测温用的热电偶,其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等.一、常用热电偶丝材及其性能１、铂铑10－铂热电偶（分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶）该热电偶的正极成份为含铑10％的铂铑合金,负极为纯铂；它的特点是:（１)热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶,使晶粒粗大而断裂；（２）精度高,它是在所有热电偶中，准确度等级最高的,通常用作标准或测量较高的温度;（３)使用范围较广，均匀性及互换性好；(４）主要缺点有:微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用.２、铂铑13－铂热电偶（分度号为Ｒ，也称为单铂铑热电偶）该热电偶的正极为含13％的铂铑合金,负极为纯铂，同S型相比，它的电势率大15％左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界,作为高温热电偶用得最多，而在中国，则用得较少；３、铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为Ｂ，也称为双铂铑热电偶）该热电偶的正极是含铑30％的铂铑合金,负极为含铑6％的铂铑合金,在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线,可忽略冷端温度变化的影响;长期使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。
JJG 668—1997工作用铂铑10-铂、铂铑13-铂短型热电偶检定规程
JJG 668—1997目次一概述二技术要求三检定条件四检定项目及检定方法五检定结果处理和检定周期本规程适用于新制的和使用中的测量温度范围为（300～1300）℃，长度在（200～700）mm范围内的工作用铂铑10-铂及铂铑13-铂热电偶（简称短型热电偶）的检定。
一概述铂铑10-铂（S型）、铂铑13-铂（R型）热电偶是接触式温度传感器，在（300～1300）℃温度范围内是国际采用的8种标准化热电偶中准确度最高的热电偶。
铂铑10-铂热电偶，正极名义成分含铂90％，铑10％；铂铑13-铂热电偶，正极名义成分含铂87％，铑13％；负极均为纯铂。
S型和R型热电偶的长期使用最高温度为1300℃，短期使用最高温度为1600℃。
二技术要求1工作用短型铂铑10-铂及铂铑13-铂热电偶的参考端为0℃时的热电动势与对应的分度表的偏差换算成的温度值不得超过表1的规定。
表12 外观2.1新制的短型热电偶热电极直径应优于0.5－0.014mm，其线径应均匀。
热电极表面应平滑、光洁、无裂纹、无毛刺及夹层等缺陷。
使用过的短型热电偶热电极应无严重弯曲，表面无严重折叠损伤和明显的暗色斑点。
清洗后不应有发黑、腐蚀斑点和明显的粗细不均匀等缺陷。
2.2短型热电偶测量端的焊接点应牢固、圆滑、无气孔，直径约为1.2mm。
在热电极上其他处，不允许有焊点。
三检定条件3 标准器检定Ⅰ级S型短型热电偶用1等标准S型热电偶；检定I级R型短型热电偶用1等标准R型或S型热电偶；检定Ⅱ级S型短型热电偶用2等标准S型热电偶；检定Ⅱ级R 型短型热电偶用2等标准R型或S型热电偶。
标准热电偶不少于2支。
4 其他设备4.1检定Ⅰ级短型热电偶须配准确度优于2.5×10－4、分辨力优于0.1μV的直流电压测量设备；检定Ⅱ级短型热电偶须配准确度优于5.5×10－4、分辨力优于1μV的直流电压测量设备。
4.2切换开关。
接触电势小于1μV。
4.3卧式热电偶检定炉。
热电偶的种类和结构
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1.铂铑10－铂热电偶（S）
可在1300℃以下的范围内长期使用，短期 可测量1600℃的高温。
●优点：复制精度和测量的准确性高，可用于 精密温度测量或作为基准热电偶。
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铠装热电偶特点：
内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好 的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外 力冲击的特性；
测温端热容量小，动态响应快。
铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、 狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、 超长等优点。
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３、薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种薄膜热电极材料, 用真空蒸镀、
1000C 热电势/
mV 4.834
10.506
9.587
41.276
——?
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几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线
结论：
分析
哪几种热电 偶的测温上限 较高？
哪一种热电偶 的灵敏度较高？
哪一种热电偶 的灵敏度较低？
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为什么所有的曲线均过原点（零度点）？
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二、热电偶的结构
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3.镍铬－考铜热电偶（E）
适用于还原性或中性介质，长期测量温度不 超过600℃以下的温度，短期测量可达800 ℃。
●优点：热电灵敏度高，价格便宜。
●缺点：测温范围窄而低，考铜合金丝易受氧 化而变质。
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热电偶种类和规格
热电偶种类和规格
1. 矿物绝缘热电偶（MI热电偶）
- 规格：常见的规格包括K型、N型和E型。
- 特点：MI热电偶具有良好的抗振动性能和高温测量能力。
它们适用于高温、高压和恶劣环境下的应用。
2. 保护管热电偶
- 规格：常见的规格包括K型、J型和T型。
- 特点：保护管热电偶使用保护管来保护电偶电路，能够应对腐蚀性、高温和高压的环境。
它们适用于化工、冶金和石油等领域的应用。
3. 裸露热电偶
- 规格：常见的规格包括K型和T型。
- 特点：裸露热电偶是最简单和经济的热电偶类型，其电偶电路暴露在环境中。
由于没有保护管的干扰，它们在响应速度和灵敏度方面表现优异。
4. 表面热电偶
- 规格：常见的规格包括K型和T型。
- 特点：表面热电偶用于测量固体表面的温度。
它们具有快速响应、安装方便的特点，适用于实验室和工业应用中需要接触测温的场合。
5. 柔性热电偶
- 规格：常见的规格包括K型和J型。
- 特点：柔性热电偶由细丝制成，可以弯曲和插入狭小空间，适用于需要测量弯曲表面或不规则区域温度的场合。
以上是一些常见的热电偶种类和规格。
选择合适的热电偶应根据具体的温度范围、环境条件以及被测对象来确定。
在选择热电偶时，还需考虑其响应速度、准确性和成本等因素，以满足具体的测量需求。
热电偶的种类和结构
热电偶的种类和结构热电偶是一种热量与电能之间相互转换的热电转换器件，由两种不同金属材料的连接而成。
当两种材料的两端分别加热和冷却时，由于温度差异，会在连接处产生电势差，即热电效应。
根据材料选择和结构特点的不同，热电偶可分为许多种类。
1. 贵金属热电偶（Noble Metal Thermocouple）：贵金属热电偶是由贵金属（如铂、铑、铱）制成的热电偶。
具有良好的稳定性、线性特性和较高的测温范围。
常见的贵金属热电偶有B型（PtRh30-PtRh6）、S型（PtRh10-Pt）和R型（PtRh13-Pt）等。
2. 常金属热电偶（Base Metal Thermocouple）：常金属热电偶是由常见金属制成的热电偶，成本低、使用广泛。
具有较低的测温范围和一定的非线性特性。
常见的常金属热电偶有K型（NiCr-NiAl）、J型（Fe-CuNi）和T型（Cu-CuNi）等。
3. 低温热电偶（Low-Temperature Thermocouple）：低温热电偶适用于测量低温下的温度，通常工作温度在-200℃至200℃之间。
常见的低温热电偶有E型（NiCr-CuNi）和J型（Fe-CuNi）等。
4. 高温热电偶（High-Temperature Thermocouple）：高温热电偶适用于测量高温下的温度，通常工作温度可达到2000℃以上。
常见的高温热电偶有S型（PtRh10-Pt）、R型（PtRh13-Pt）和B型（PtRh30-PtRh6）等。
5. 特殊用途热电偶（Special Purpose Thermocouple）：特殊用途热电偶用于特定的应用领域，如真空环境、腐蚀性气体或液体测温等。
常见的特殊用途热电偶有N型（NiCrSi-NiSi）和C型（W-Re）等。
热电偶的结构也有多种形式，主要取决于应用需求和工作环境。
1.标准型热电偶：标准型热电偶是最常见的热电偶结构形式。
由两根热电材料的加工好的线丝焊接形成，裸线和保护套筒的两段线丝分别用绝缘材料隔离。
热电偶
100 VT=1mV/k 950
-
A T T0
E A (T, T0 ) - E B (T, T0 ) =
∫ (σ
T T0
A
-σ B )dT
A
E
T T0
B
NA k E AB (T ) - E AB (T0 ) = (T - T0 ) ln e NB
E A (T, T0 ) - E B (T, T0 ) =
∫ (σ
T T0
A
-σ B )dT
热电偶的工作原理
A T
B T0
NA k E AB (T ) - E AB (T0 ) = (T - T0 ) ln e NB
热电偶的工作原理
2、单一导体的温差电势（汤姆逊效应)
A T T0
E A (T, T0 ) =
∫σ
T T0
A dT
σ A ,σ B
汤姆逊系数。热电偶的工作原理2、单一导体的温差电势
冷端温度↑
热电偶输出热电势Ex↓ R4 ↑ → 失衡 → Uab ↑ 处于同一温度下
若Ex↓= Uab↑→ 输出不变 c E R d
R1 b Ex R4
R2 a
R3
A
B
★计算实例
计算法，就是按下列公式计算：
EAB (t , t0 ) EAB (t , tn ) EAB (tn , t0 ) 测量端
E EAB (T ) EAB (T0 ) EA (T , T0 )-EB (T , T0 )
因此，有热电势输出的必要条件是 （1）两种不同的导体；(2) 两端温度不同。
热 电 势 合 成
★3、中间导体定律
kT N A kT N B E AC (T0 ) ln ; EBC (T0 ) ln e NC e NC
廉金属热电偶的校准与应用
廉金属热电偶的校准与应用发布时间：2023-02-27T05:27:07.992Z 来源：《中国建设信息化》2022年27卷10月19期作者：张旭东[导读] 伴随社会经济的持续发展，整个社会范围内的物价水平也处于持续增长态势，贵金属热电偶价格也不例外，这也导致生产使用成本和以往相比有了较大提升，为了有效解决这一现实问题，价格便宜且质量精良的廉金属热电偶获得了整个社会的关注。
张旭东高邮市产品质量综合检验检测中心江苏扬州 225600摘要：伴随社会经济的持续发展，整个社会范围内的物价水平也处于持续增长态势，贵金属热电偶价格也不例外，这也导致生产使用成本和以往相比有了较大提升，为了有效解决这一现实问题，价格便宜且质量精良的廉金属热电偶获得了整个社会的关注。
新的廉金属热电偶校准规范的发布和实施，使热电偶的校准更加科学且更有操作性，提升了校准工作效率。
当下，针对廉金属热电偶的探究越发深入并且在社会诸多领域的应用越发深化，有效促进了社会的发展和进步，因此，对廉金属热电偶的校准与应用展开探究极为有必要。
关键词：廉金属热电偶；校准规范；相关应用通常情况下，热电偶被广泛运用在温度测量仪表中，属于温度测量仪表中的主要构成，在测量温度的同时能够有效将所接触的温度信号转化成相应的热电动势信号，通过温度二次仪表配套测量将热电动势信号最终转换为被测介质的温度。
无论怎样规模的工业生产，都需要给予温度准确足够重视并实施有效控制，究其原因，温度测量及控制与工业生产的产量和质量有着直接关联。
廉金属热电偶拥有许多特质，例如：结构简单、制造方便快捷以及测量准确度较高等，所以才能深受人们的青睐并被广泛地运用到人们的生产生活中[1]。
当下，廉金属热电偶在各行各业都得到了广泛的运用，已经成为当下最重要的测温元件之一。
一、廉金属热电偶概述热电偶属于有源传感器的一种，即没有外加电源的支持，也能有效开展测温工作。
热电偶的工作原理运用了塞贝克效应理论，即第一热电效应，它主要表明存在成分差异的两段相连导体之间生成回路，如果连接部分的温度存在不同，那么回路中便会生成热电流，相应的电动势被称为热电动势。
热电偶的种类及测温范围
淮安嘉可自动化仪表有限公司热电偶的种类及测温范围目前列在国际电工委员会推荐的8种标准热电偶如下。
1、铂铑10-铂热电偶（S型）。
适用于氧化气氛中测温，不推荐在还原性气氛中，短期可用于真空场合。
长期使用温度范围为0~1300℃，短期为0~1600℃。
2、铂铑13-铂热电偶（R型）。
适用场合同S型热电偶。
3、铂铑30-铂铑6热电偶（B型）。
适用于氧化气氛中测温，其主要特点为稳定性好，参考端温度在0~100℃时可不用补偿导线。
长期使用温度范围为0~1600℃，短期为0~1800℃。
4、镍铬-镍硅热电偶（K型）。
适用于氧化气氛中测温，不推荐在还原性气氛中使用。
测温范围决定于偶丝直径，一般为-200~1200℃（1000℃偶丝直径为1.5mm，1000℃为2.5mm，1200℃为3.2mm）。
5、镍铬硅-镍硅热电偶（N型）。
测温范围为0~1300℃，稳定性好。
6、镍铬-康铜热电偶（E型）。
适用于氧化及弱还原性气氛中测温，测温范围为-200~900℃。
7、铁-康铜热电偶（J型）。
适用于氧化及还原性气氛中和真空中测温，测温范围为-40~750℃。
8、铜-康铜热电偶（T型）。
适用于-200~400℃范围内测温，其主要特点是精度高、稳定性好、低温灵敏度高，价格低廉。
除了上述国际标准化热电偶外，还有适用于某些特殊测温场合和条件淮安嘉可自动化仪表有限公司的非标准化热电偶，如下所列。
1、钨铼3-钨铼25热电偶（WRe3/25型）。
根据美国ASTMEE-988-84标准，这种热电偶适用于惰性气体、氢气及真空下，测温范围为0~2200℃。
2、钨铼5-钨铼26热电偶（WRe5/26型）。
适用于惰性气体、氢气中测温，也可用于真空场合，测温范围为0~2200℃。
3、镍铬-金铁热电偶。
适用于0~273K低温范围的液氮、液氢介质。
4、非金属热电偶。
具有热电势大、熔点高等特点。
如石墨-碳化钛热电偶可在含碳和中性气氛中可测2000℃高温；碳化硼-石墨热电偶坚硬耐磨、耐高温、抗氧化，在600~2000℃范围内线性好且热电势大。
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热电偶8大分类技术标准发布时间：2010-01-30 10:00:08
技术类别：模拟技术
1、（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶
铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。
偶丝直径规定为0.5mm，
允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为1
0%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。
该热电偶长期最
高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃，不足之处是热电势，热电
势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，
因而一次性投资较大。
其的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧
化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。
由于它具有优良的综合性能，符合国际
使用温标的铂铑10-铂热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”
虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为
铂铑10-铂热电偶仍可用于近似实现国际温标，在热电偶系列中具有准确度最高，
稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。
2、（R型热电偶）铂铑13-铂热电偶
铂铑13-铂热电偶（R型热电偶）为贵金属热电偶。
它不足之处是热电势，热
电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂
贵，因而一次性投资较大。
偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正
极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（R
N）为纯铂，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。
它的
稳定性和复现性比S型热电偶均好，我国目前尚未开展这方面的研究。
由于它
的综合性能与S型热电偶相当，在我国一直难于推广，除在进口设备上的测温有所应用外，国内测温很少采用。
1967年至1971年间，英国NPL，美国NBS 和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究，其结果表明，它在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。
其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。
3、（B型热电偶）铂铑30-铂铑6热电偶
铂铑30-铂铑6热电偶（B型热电偶）为贵金属热电偶。
它一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在0~50℃范围内热电势小于3μV。
偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（BP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为30%，含铂为70%，负极（BN）为铂铑合金，含铑为量6%，故俗称双铂铑热电偶。
该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。
不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
它在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。
适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。
4、（K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶
镍铬-镍硅热电偶（K型热电偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。
正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。
它具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。
广泛为用户所采用。
它不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。
5、（N型热电偶）镍铬硅-镍硅热电偶
镍铬硅-镍硅热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。
镍铬硅-镍硅热电偶（N型热电偶）为廉金属热电偶，是一种最新国际标准化的热电偶，是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点：K型热电偶在3 00~500℃间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800℃左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。
正极（NP）的名义化学成分为：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，负极（NN）的名义化学成分为：Ni:Si:Mg= 95.5:4.4:0.1，其使用温度为-200~1300℃。
它具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜，不受短程有序化影响等优点,其综合性能优于K型热电偶,是一种很有发展前途的热电偶.
6、（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶
镍铬-铜镍热电偶（E型热电偶）又称镍铬-康铜热电偶，它还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。
不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势
均匀性较差。
也是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铬10合金，化学成分与KP相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钴，铁等元素。
该热电偶的使用温度为-200~900℃。
它热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。
对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。
7、（J型热电偶）铁-铜镍热电偶
铁-铜镍热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。
它又称铁-康铜热电偶，也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。
它的正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，常被含糊地称之为康铜，其名义化学成分为：55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的锰，钴，铁等元素，尽管它叫康铜，但不同于镍铬-康铜和铜-康铜的康铜，故不能用EN和TN 来替换。
它的覆盖测量温区为-200~1200℃，但通常使用的温度范围为0~750℃，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。
8、（T型热电偶）铜-铜镍热电偶铜-铜镍热电偶
（T型热电偶）又称铜-康铜热电偶，也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。
它的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制。
它的正极（T P）是纯铜，负极（TN）为铜镍合金，常之为康铜，它与镍铬-康铜的康铜EN
通用，与铁-康铜的康铜JN不能通用，尽管它们都叫康铜，其的盖测量温区为-200~350℃，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,特别在-200~0℃温区内使用，稳定性更好，年稳定性可小于±3μV，经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。