Холодный спай термопары: что это и зачем компенсация

Холодный спай и его компенсация

Термопара измеряет не температуру, а разность температур двух спаев — рабочего и холодного, у клемм прибора. Чтобы узнать температуру объекта, измеритель отдельно определяет температуру клемм и добавляет поправку — это и есть компенсация холодного спая.

Обновлено 15 октября 2026 г.Редакция GAW

Холодный спай (cold junction, опорный спай) — место, где провода термопары соединяются с медными проводниками прибора: клеммы, разъём или контакты платы. Термопара — два разнородных проводника, сваренных в рабочий спай; термоЭДС между свободными концами пропорциональна разности температур рабочего и холодного спаев. Номинальные таблицы ЭДС — НСХ по ГОСТ Р 8.585 и таблицы NIST — даны для холодного спая при 0 °C, а у реального прибора клеммы находятся при комнатной температуре.

Компенсация

Чтобы узнать температуру рабочего спая, измеритель:

измеряет температуру клемм отдельным датчиком — термистором, термосопротивлением или встроенным датчиком микросхемы;
переводит её в ЭДС термопары относительно 0 °C — это ЭДС холодного спая;
прибавляет её к измеренному напряжению и переводит сумму в температуру по обратной функции.

E(t_\text{раб}) = E_\text{изм} + E(t_\text{хол})

Пример для типа K. Клеммы при 25 °C, ЭДС холодного спая — 1,000 мВ. Прибор измерил 19,644 мВ, сумма 20,644 мВ соответствует 500 °C. Без компенсации получилось бы около 476,5 °C.

На практике

Складывают именно милливольты, а не градусы: зависимость ЭДС от температуры нелинейна. Перевод ЭДС в температуру и обратно для типов K, J, T, E, N, S, R, B с учётом холодного спая делает калькулятор термопары. Температуру клемм часто измеряют NTC-термистором или платиновым термосопротивлением — их пересчитывают калькулятор NTC и калькулятор Pt100. Датчик температуры клемм ставят вплотную к ним: компенсация верна, только если он имеет ту же температуру, что и холодный спай.

Частые вопросы

Что будет, если не компенсировать холодный спай?

Прибор покажет температуру, заниженную примерно на температуру свободных концов. Для термопары типа K при 500 °C и клеммах при 25 °C без компенсации получится около 476,5 °C. Поэтому измерители термопар измеряют температуру клемм отдельным датчиком и добавляют поправку.

Как перевести милливольты термопары в градусы с учётом холодного спая?

Прибавить к измеренному напряжению ЭДС термопары при температуре свободных концов и найти температуру, при которой ЭДС относительно 0 °C равна этой сумме. Для типа K при 25 °C на клеммах добавка — 1,000 мВ: 19,644 мВ на приборе соответствуют 20,644 мВ от 0 °C, то есть 500 °C.

Можно ли просто прибавить температуру клемм к показаниям?

Только приблизительно. Зависимость ЭДС от температуры нелинейна, поэтому складывают не градусы, а милливольты: ЭДС холодного спая по таблице или полиному для температуры клемм прибавляют к измеренному напряжению, а уже сумму переводят в температуру. В примере с типом K при 500 °C простое сложение даёт 476,5 + 25 = 501,5 °C, то есть ошибку 1,5 °C.