K型熱電偶的工作原理基于熱電效應(yīng)，也稱為塞貝克效應(yīng)。以下是對其工作原理的介紹：

一、組成結(jié)構(gòu)

K型熱電偶由兩種不同的金屬材料制成，通常是鎳鉻合金（作為正極）和鎳硅合金（作為負(fù)極）。這兩種金屬的一端相互焊接形成測量端（也稱工作端或熱端），另一端則通過導(dǎo)線連接至測量儀表，形成參考端（也稱冷端或自由端）。

二、工作原理

當(dāng)K型熱電偶的測量端與參考端存在溫度差時(shí)，由于兩種金屬材料的熱電性質(zhì)不同，它們之間會產(chǎn)生熱電勢。這個(gè)熱電勢與溫度差之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，通過測量這個(gè)熱電勢，可以間接得知測量端的溫度。

具體來說，當(dāng)測量端受熱時(shí)，鎳鉻合金和鎳硅合金中的自由電子會因溫度升高而增加動能，導(dǎo)致兩種材料之間產(chǎn)生電勢差。這個(gè)電勢差的大小與測量端和參考端的溫度差成正比，且方向由冷端指向熱端。

三、熱電勢的產(chǎn)生

熱電勢的產(chǎn)生可以歸因于兩種不同金屬接觸時(shí)產(chǎn)生的接觸電勢。當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B相接觸時(shí)，假設(shè)導(dǎo)體A和B的電子密度分別為Na和Nb，并且Na>Nb，則在兩導(dǎo)體的接觸面上，電子在兩個(gè)方向的擴(kuò)散運(yùn)動將不平衡。具體來說，從A導(dǎo)體擴(kuò)散到B導(dǎo)體的電子數(shù)比從B擴(kuò)散到A的電子數(shù)要多，導(dǎo)致導(dǎo)體A失去電子而顯正電，導(dǎo)體B獲得電子而顯負(fù)電。因此，在A、B兩導(dǎo)體的接觸面上便形成一個(gè)由A到B的靜電場，這個(gè)電場將阻礙擴(kuò)散運(yùn)動的繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)加速電子向相反方向運(yùn)動，使從B到A的電子數(shù)增多，最后達(dá)到動態(tài)平衡。這個(gè)電位差就是接觸電勢。

接觸電勢只與兩種導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)。當(dāng)兩種導(dǎo)體的材料一定時(shí)，接觸電勢僅與其接點(diǎn)溫度有關(guān)。溫度越高，導(dǎo)體中的電子就越活躍，由A導(dǎo)體擴(kuò)散到B導(dǎo)體的電子就越多，接觸面處所產(chǎn)生的接觸電勢就越大。

四、溫度測量

為了將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢轉(zhuǎn)換為溫度值，需要借助熱電偶分度表或?qū)ｉT的測量儀表。這些儀表內(nèi)部已經(jīng)根據(jù)熱電偶的特性曲線進(jìn)行了校準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確地將熱電勢轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度讀數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高測量的準(zhǔn)確性，還需要注意參考端溫度的控制。因?yàn)閰⒖级藴囟鹊淖兓矔绊懙綗犭妱莸拇笮。酝ǔ⒖级酥糜谝粋€(gè)恒定的溫度環(huán)境中，或者通過補(bǔ)償導(dǎo)線來消除參考端溫度變化的影響。

綜上所述，K型熱電偶通過利用兩種不同金屬材料的熱電性質(zhì)差異，在存在溫度差時(shí)產(chǎn)生熱電勢，并通過測量這個(gè)熱電勢來間接得知測量端的溫度。