熱電偶基礎(chǔ)知識(shí)

熱電偶熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特別熱電偶最低可測(cè)到-26℃〔如金鐵鎳鉻+280℃〔錸。制，外有保護(hù)套管，用起來格外便利。熱電偶測(cè)溫根本原理將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B12之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。熱電偶的種類及構(gòu)造形成〔1〕熱電偶的種類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特別場(chǎng)合的測(cè)量。198811日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。(2)熱電偶的構(gòu)造形式為了保證熱電偶牢靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的構(gòu)造要求如下：①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必需結(jié)實(shí)；②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要便利牢靠；④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償由于熱電偶的材料一般都比較貴重〔特別是承受貴金屬時(shí)為了節(jié)約熱電偶材料，降低本錢，通常承受補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端〔自由端〕延長(zhǎng)到溫度比較穩(wěn)定的掌握室內(nèi)，連接到儀表端子上。必需指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延長(zhǎng)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需承受其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度的影響。

時(shí)對(duì)測(cè)溫100℃。熱電偶是一種常見的溫度檢測(cè)傳感器同熱電偶---在于：而熱耦，是產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化，他隨溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。其次，兩種傳感器檢測(cè)的溫度范圍不一樣，熱阻一般檢測(cè)0-150度溫度范圍〔固然可以檢測(cè)負(fù)溫度，熱耦可檢測(cè)0-1000度的溫度范圍〔甚至更高〕是高溫檢測(cè)。一種常見的溫度檢測(cè)傳感器，用于感測(cè)溫度工作原理是溫度變化其兩端電位大小不同熱電偶---在于：而熱耦，是產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化，他隨溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。其次，兩種傳感器檢測(cè)的溫度范圍不一樣，熱阻一般檢測(cè)0-150度溫度范圍〔固然可以檢測(cè)負(fù)溫度，熱耦可檢測(cè)0-1000度的溫度范圍〔甚至更高〕是高溫檢測(cè)。料，既兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個(gè)不同金屬絲的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。熱電偶我們?cè)谑褂脽崞鲿r(shí)，常常會(huì)遇到溫度測(cè)量的熱電偶，而熱電偶有K型、S型、R型等等。以下是有關(guān)熱電偶的小學(xué)問。熱電偶工作原理兩種不同成份的導(dǎo)體〔稱為熱電偶絲材或熱電極〕兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端〔也稱為測(cè)量端，另一端叫做冷端〔也稱為補(bǔ)償端；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。熱電偶測(cè)溫的應(yīng)用原理熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。-50~+1600到-26℃〔如金鐵鎳鉻+280℃〔。構(gòu)造簡(jiǎn)潔，使用便利。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來格外便利。熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度，熱電偶的熱電勢(shì)是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢(shì)的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；假設(shè)熱電偶冷端的溫度保持肯定，這熱電偶的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。常用熱電偶絲材及其性能10-鉑熱電偶〔Ｓ型，也稱為單鉑銠熱電偶〕Orton10%的鉑銠合金，負(fù)極為純鉑；它的特點(diǎn)是：熱電性能穩(wěn)定、抗氧化性強(qiáng)、宜在氧化性氣氛中連續(xù)使用、長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1300℃1400精度高，它是在全部熱電偶中，準(zhǔn)確度等級(jí)最高的，通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量較高的溫度；使用范圍較廣，均勻性及互換性好；主要缺點(diǎn)有：微分熱電勢(shì)較小，因而靈敏度較低；價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度低，不適宜在復(fù)原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。2、鎳鉻-鎳硅〔鎳鋁〕熱電偶〔Ｋ型〕該熱電偶的正極為含鉻103%〔有些國(guó)家的產(chǎn)品負(fù)極為純鎳?？蓽y(cè)量0～1300℃的介質(zhì)溫度，適宜在氧化性及惰性氣體中連續(xù)使用，短期使用溫度為1200℃，長(zhǎng)期使用溫度為1000℃，其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系近似線性，價(jià)格廉價(jià)，是目前用量最大的熱電偶。但金屬氣體對(duì)其影響較小，因此，多承受金屬制保護(hù)管。Ｋ型熱電偶的缺點(diǎn)：熱電勢(shì)的高溫穩(wěn)定性較Ｎ型熱電偶及貴重金屬熱電偶差，在較高溫度下〔例如超過1000℃〕往往因氧化而損壞；在250～5002～3℃；負(fù)極在150～200℃范圍內(nèi)要發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變，在室溫至230℃范圍內(nèi)分度值往往偏離分度表，尤其是在磁場(chǎng)中使用時(shí)往往消滅與時(shí)間無關(guān)的熱電勢(shì)干擾；長(zhǎng)期處于高通量中系統(tǒng)輻照環(huán)境下，由于負(fù)極中的錳(Ｍn)、鈷(Ｃo)等元素發(fā)生蛻變，使其穩(wěn)定性欠佳，致使熱電勢(shì)發(fā)生較大變化。返回3、鎳鉻硅-鎳硅熱電偶〔Ｎ型〕Orton該熱電偶的主要特點(diǎn)是：在1300℃以下調(diào)溫抗氧化力量強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)復(fù)現(xiàn)性好，耐核輻射及耐低溫性能好，另外，在400～1300℃范圍內(nèi)，Ｎ型熱電偶的熱電特性的線性比Ｋ型偶要好；但在低溫范圍內(nèi)〔-200～400℃〕的非線性誤差較大，同時(shí)，材料較硬難于加工。430-6〔Ｂ型〕306%小，故在測(cè)量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線，可無視冷端溫度變化的影響；長(zhǎng)期使用溫度為1600℃，短期為1800℃，因熱電勢(shì)較小，故需配用靈敏度較高的顯示儀表。Ｂ10～20－鉑熱電偶負(fù)極上全部的缺點(diǎn)、在高溫時(shí)很少有大結(jié)晶化的趨勢(shì)，且具有較大的機(jī)械強(qiáng)度；同時(shí)由于它對(duì)于雜質(zhì)的吸取或銠的遷移的影響較少嚴(yán)峻、缺點(diǎn)價(jià)格昂貴。5、銅-銅鎳熱電偶〔Ｔ型〕T〔也稱康銅金屬熱電偶中，它的準(zhǔn)確度最高、熱電極的均勻性好；它的使用溫度是-200～350℃，因銅熱電極易氧化，并且氧化膜易脫落，故在氧化性氣氛中使用時(shí)，一般不能超過300℃，在-200～300℃范圍內(nèi)，它們靈敏度比較高，銅－康銅熱電偶還有一個(gè)特點(diǎn)是價(jià)格廉價(jià)，是常用幾種定型產(chǎn)品中最廉價(jià)的一種。6、鐵-康銅熱電偶〔Ｊ型〕J〔銅鎳合金真空氧化的復(fù)原或惰性氣氛中，溫度范圍從-200～800500℃以下，由于較長(zhǎng)的壽命；該熱電偶能耐氫氣及一氧化碳等氣體的腐蝕，但不能在高溫〔例如500℃〕含硫的氣氛中使用。補(bǔ)償導(dǎo)線特點(diǎn)：①熱電特性穩(wěn)定，電絕緣性能好，使用壽命長(zhǎng)。②松軟，彎曲性能能好，使用便利。③包覆層材料穩(wěn)定牢靠，具有肯定的耐溫性和耐寒性能。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線工作原理所產(chǎn)生的誤差。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線構(gòu)造和用途：①補(bǔ)償導(dǎo)線由芯線和絕緣包覆層組成；NX〔鎳鉻硅-鎳硅鎂〕KX〔鎳鉻