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作者：chnj 添加時(shí)間：2013-03-21 11:31:16 瀏覽：

概念：
把兩種不同材質(zhì)的金屬導(dǎo)體，以電氣連接

，使其產(chǎn)生一密閉回路

，當(dāng)兩接點(diǎn)處于不同溫度環(huán)境時(shí)，回路中就會(huì)有電流產(chǎn)生流動(dòng)

。我們稱此現(xiàn)象為席貝克效應(yīng)

。如果一端(冷接點(diǎn))持續(xù)保持在一定的溫度上(通常是0℃)，另一端(測(cè)量端)置于未知溫度，那么該溫度就可以根據(jù)熱起電力值的大小換算出

。此兩種成對(duì)的金屬導(dǎo)體

，我們稱之為熱電偶。

熱電偶的構(gòu)造：
普通工業(yè)用熱電偶通常是由：熱電極

、絕緣材料

、保護(hù)管和補(bǔ)償導(dǎo)線或接線盒等部件組成。其中熱電極的一端焊接在一起起感溫元件的作用

，是熱電偶的核心部分

。絕緣材料的作用是將兩熱電極隔離開，防止短路現(xiàn)象

。保護(hù)管的作用是使熱電極和被測(cè)介質(zhì)不直接接觸

，避免或減少有害介質(zhì)的侵蝕，火焰和氣流的沖刷和輻射

，以及機(jī)械損傷

。此外，保護(hù)管還起著固定和支持熱電偶感溫元件的作用

。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是將熱電偶參考端延伸到遠(yuǎn)離熱源和環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方

，以便于準(zhǔn)確的對(duì)參考端溫度進(jìn)行修正。接線盒的作用是用來固定連接感溫元件與外接導(dǎo)線

，它起著保護(hù)感溫元件免受外界氣氛侵蝕

，并使外接導(dǎo)線與熱電極有良好的接觸作用。
測(cè)量時(shí)參考端保持在恒定的溫度(一般是0

。C)

。產(chǎn)生的EMF值可以由動(dòng)圈式儀表、數(shù)字式溫度儀表

、自動(dòng)平衡式顯示器儀表

、直流電勢(shì)(為)差計(jì)等類型的顯示儀表測(cè)定。

熱電偶的特性：
工業(yè)熱電偶和其他溫度計(jì)相比具有如下特性:
1)反應(yīng)快和時(shí)間間隔相對(duì)較小

。
2)測(cè)溫范圍廣

，可以在0~2300℃的溫度范圍內(nèi)使用。
3)可測(cè)特定部位或狹小場(chǎng)所的溫度

。
4) 由于溫度是由EMF值反映的

，因此對(duì)于溫度的測(cè)量、調(diào)節(jié)

、控制

、放大、變換都很容易進(jìn)行

。
5)******標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶很容易獲得

，價(jià)格比較低廉

。

熱電偶的分類：
(1) 按熱電極材料分為；貴金屬熱電偶

、廉金屬熱電偶

、貴-廉金屬混合式熱電偶、難熔金屬熱電偶

、非金屬熱電偶

。
(2) 按使用溫度范圍來分：高溫?zé)犭娕肌⒅袦責(zé)犭娕?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">、低溫?zé)犭娕肌?br style="margin: 0px; padding: 0px;" /> (3) 按熱電偶的結(jié)構(gòu)類型分：普通熱電偶

、鎧裝熱電偶、薄膜熱電偶

、表面熱電偶等各種其他專用熱電偶

。
(4) 按熱電偶的用途分：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。
(5) 按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化情況分：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

。
我國(guó)常用的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶有S

、R、B

、K

、N、E

、J

、T 8種，它們的分度表分度公式及熱電勢(shì)對(duì)分度表的允差都與******標(biāo)準(zhǔn)(IEC)相同

。鎢錸熱電偶采用美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)(ASTM)的標(biāo)準(zhǔn)

。

實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題
由于熱電偶的種類很多，所以為實(shí)際應(yīng)用選擇合適的熱電偶是非常重要的

。還有，在保護(hù)管的選擇

、結(jié)構(gòu)和安裝方式

、腐蝕和振動(dòng)等方面也應(yīng)多加考慮。

常用標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：
1)S型熱電偶(Pt• 10％Rh/ Pt)(0℃~1600℃)
S型熱電偶于1886年由Le Chatelier發(fā)明

，具有很長(zhǎng)的歷史

。它可作為一、二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶在由******使用溫度范圍(IPTS)定義的定點(diǎn)銻630.74℃和金1064.43℃溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行溫度量值傳遞之間的

。實(shí)際應(yīng)用范圍和R型熱電偶相似

。

2)R型熱電偶 (Pt• 13％Rh/ Pt)(0℃~1600℃)
R型熱電偶可以長(zhǎng)期持續(xù)應(yīng)用于1400℃以下的氧化性和惰性氣體中，短時(shí)間應(yīng)用可以到1600℃

。但是

，如果沒有用陶瓷管或其他保護(hù)管保護(hù)，它不能應(yīng)用于真空和金屬蒸汽中。

3)B型熱電偶(Pt• 30％Rh/ Pt• 6％Rh)(0℃~1700℃)
和其他白金熱電偶相比

，B型熱電偶由于含有更多的金屬銠所以具有很好的熔點(diǎn)和很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度

。它可以持續(xù)應(yīng)用在1600℃以下的氧化性和中性氣體中，即使是在真空中也比其他白金熱電偶使用時(shí)間長(zhǎng)

。它特別應(yīng)用于高溫下長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)確測(cè)量

。

4)K型熱電偶(Chromel/Alumel) (-200℃~1250℃)
K型熱電偶于1906年由美國(guó)Hoskins公司的Mr.A.L.Marsh發(fā)明。而后經(jīng)多次改進(jìn)

。因?yàn)樗膚n****特性

，該型號(hào)是目前應(yīng)用***多***廣的熱電偶?div id="m50uktp" class="box-center"> ？梢栽?260℃以下的氧化性和惰性氣體中使用

。
當(dāng)露點(diǎn)溫度在-42℃以下時(shí)，K型熱電偶可以用于氫氣和裂化氨氣中

。但是要有特殊保護(hù)它才能應(yīng)用于還原型

、選擇性氧化和還原型、含硫或綠蝕性氣氛中

。
通過使用直徑大的保護(hù)管或通風(fēng)的保護(hù)管增加氧分壓

，從而可以使綠蝕現(xiàn)象減輕。

5)E型熱電偶(Chromel/Constantan) (-200℃~900℃)
E型熱電偶在工業(yè)熱電偶中有***高的EMF性征

。該型熱電偶于1964年被ANSI采用

，于1974年被JIS采用。它滿足了迅速增長(zhǎng)的需求量并廣泛應(yīng)用在廣大的領(lǐng)域甚至是熱核反應(yīng)上

。它可以在750℃以下的溫度環(huán)境中持續(xù)使用

。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要有和K型熱電偶相似的注意點(diǎn)

。由于E型熱電偶在普通金屬熱電偶中有***高的熱阻系數(shù)所以與該型熱電偶配套使用的顯示裝置也要仔細(xì)選擇

。

6)J型熱電偶(Iron/Constantan) (0℃~750℃)
J型熱電偶的EMF值僅次于E型熱電偶。主要用于750℃以下的還原性

、惰性

、氧化性、真空等環(huán)境中

。由于該型熱電偶的價(jià)格相對(duì)較便宜

，所以應(yīng)用廣泛。但是

，它不能用于538℃以上的含硫氣氛中

。因?yàn)樵谠摲N環(huán)境下，正極的鐵會(huì)被腐蝕

。所以低溫范圍內(nèi)的測(cè)量J型熱電偶使用比K型要少

。

7)T型熱電偶(Copper/Constantan) (-200℃~350℃)
T型熱電偶具有良好的抗潮濕性適合用于400℃以下的真空

、氧化性、還原性或者惰性氣體中

。因?yàn)樗哂蟹€(wěn)定精密的EMF性征

，故廣泛應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室中。

8)N型熱電偶(Nicrosil/Nisil) (0℃~1300℃)
這種新型的84Ni-14.2Cr-1.4Si和95.5Ni-4.4Si-0.1Mg的結(jié)合物***初是由澳大利亞國(guó)防部材料研究實(shí)驗(yàn)室研制的

。此后

，NBS、ASTM和其他的研究機(jī)構(gòu)都對(duì)該型熱電偶進(jìn)行了改進(jìn)

。在600-1250℃的高溫環(huán)境下

，N型熱電偶顯示出比K型熱電偶更優(yōu)良的穩(wěn)定性和更高的抗氧化性。由于調(diào)整了鉻的含量并又加入了硅和鎂

，它在“短程有序化”的區(qū)域內(nèi)具有更小的e.m.f變化并有抗“綠蝕”性

。與K型熱電偶相比，1000℃以上的熱電勢(shì)率只有它的1/2甚至是1/3

，所以

，N型熱電偶適用在1000-1200℃的氧化性氣氛中。

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的阻抗
   執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JIS C1602-1981
                                                                                  單位：?/m
BRSKEJTN
-----PR------CACRCICCC------
280.32------------------------------------6.1716.43
240.501.751.471.43------------------------6.50
220.65------------------2.953.561.701.504.08
181.00------------------1.251.500.720.631.62
141.60------------------0.490.590.280.250.64
112.30------------------0.240.280.14------0.32
83.20------------------0.120.150.07------0.13
注：上表中數(shù)值為0℃時(shí)正負(fù)極之間的阻抗

短期使用和長(zhǎng)期使用溫度界限

熱電偶規(guī)格：
材質(zhì)
符號(hào)正負(fù)極主要材質(zhì)素線徑(mm)電阻一般操作溫度***大操作溫度
W5+
-鎢·錸5％
鎢·錸26％0.25
0.509.96
2.4920002300
W3+
-鎢·錸3％
鎢·錸25％0.25
0.508.23
2.0520002300
B+
-白金·銠30％
白金·銠6％0.501.7515001700
R+
-白金·銠13％
白金0.501.4714001600
S+
-白金·銠10％
白金0.501.4314001600
K+
-鎳鉻合金
鎳硅合金0.65
1.00
1.60
2.30
3.202.95
1.25
0.49
0.24
0.12650
750
850
900
1000850
950
1050
1100
1200
E+
-鎳鉻合金
銅鎳合金0.65
1.00
1.60
2.30
3.203.56
1.50
0.59
0.28
0.15450
500
550
600
700550
550
650
750
800
J+
-鐵
銅鎳合金0.65
1.00
1.60
2.30
3.201.70
0.72
0.28
0.14
0.07400
450
500
550
600500
550
650
750
750
T+
-銅
銅鎳合金0.32
0.65
1.00
1.606.17
1.50
0.63
0.25200
200
250
300250
300
300
350
熱電偶讀數(shù)精度等級(jí)                          執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JIS C1602-1981
                                                                     IEC-Pub584-2
型號(hào)對(duì)應(yīng)的日本舊型號(hào)溫度范圍等級(jí)精度
B-------600℃-1700℃0.5±4℃或者±0.5％t
RPR130℃-1600℃0.25±1.5℃或者±0.25％t
S-------
KCA0℃-1000℃0.4±1.5℃或者±0.4％t
0℃-1200℃0.75±2.5℃或者±0.75％t
-200℃-0℃1.5±2.5℃或者±1.5％t
ECRC0℃-800℃0.4±1.5℃或者±0.4％t
0℃-800℃0.75±2.5℃或者±0.75％t
-200℃-0℃1.5±2.5℃或者±1.5％t
JIC0℃-750℃0.4±1.5℃或者±0.4％t
0℃-750℃0.75±2.5℃或者±0.75％t
TCC0℃-350℃0.4±0.5℃或者±0.4％t
0℃-350℃0.75±1.0℃或者±0.75％t
-200℃-0℃1.5±1.0℃或者±0.75％t
N-------0℃-1250℃0.75±2.5℃或者±0.75％t

熱電偶正負(fù)極材質(zhì)
型號(hào)舊的日本型號(hào)正負(fù)極材質(zhì)
正極負(fù)極
B-----70％白金*30％銠94％白金*6％銠
RPR87％白金*13％銠100％白金
S-----90％白金*10％銠100％白金
KCA鎳鉻合金(90％鎳*10％鉻)鎳硅合金(95％鎳*2％錳*2％鋁)
ECRC鎳鉻合金(90％鎳*10％鉻)銅鎳合金(55％銅*45％鎳)
JIC99.5％鐵銅鎳合金(55％銅*45％鎳)
TCC100％銅銅鎳合金(55％銅*45％鎳)
N-----鎳鉻硅鑄鐵(84％鎳*14.2％鉻*1.45％硅)鎳硅(95％鎳*4.4％硅*0.15鎂)

注：1)由于正極銠的含量不同

，舊型號(hào)PR和新型號(hào)R并不是******統(tǒng)一

。
2)K型和E型所用的鎳鉻合金和鎳硅合金是美國(guó)Hoskins Mfg公司的注冊(cè)商標(biāo)產(chǎn)品。

熱電偶的檢測(cè)：
1) 外觀和結(jié)構(gòu)檢測(cè)：主要檢查影響熱電偶性能和使用壽命的外觀缺陷

。如接點(diǎn)

、焊點(diǎn)、商標(biāo)等

。

2) 尺寸檢測(cè)：除非特別指定

，所有的尺寸檢測(cè)都要依下表進(jìn)行。

非鎧裝型鎧裝型
標(biāo)稱長(zhǎng)度精度
1000mm以下±3.0mm
1000-2000mm±5.0mm
2000mm以上±7.0mm
標(biāo)稱長(zhǎng)度精度
250mm以下±3.0mm
250-1000mm±5.0mm
1000mm以上±1.0％mm

標(biāo)稱外徑(mm)外徑(mm)鎧裝厚度(mm)素線徑(mm)
精度標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)精度標(biāo)準(zhǔn)精度
0.5

±0.050.050.09±0.010.09±0.01
1.01.000.15±0.010.18±0.01
1.61.600.23±0.010.28±0.02
2.22.200.33±0.020.40±0.03
3.23.180.48±0.030.58±0.03
4.84.780.71±0.030.84±0.05
6.46.350.94±0.041.12±0.05
8.07.951.17±0.051.37±0.05

3)光電阻抗檢測(cè)：                                           執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JIS C1602-1981
                                                                                  單位：?/m
BRSKEJTN
-----PR------CACRCICCC------
280.32------------------------------------6.1716.43
240.501.751.471.43------------------------6.50
220.65------------------2.953.561.701.504.08
181.00------------------1.251.500.720.631.62
141.60------------------0.490.590.280.250.64
112.30------------------0.240.280.14------0.32
83.20------------------0.120.150.07------0.13
注：上表中為0℃時(shí)正負(fù)極之間的阻抗

4)******標(biāo)準(zhǔn)：
******標(biāo)準(zhǔn)KEJTN
日本JISC1602;C1605C1602;C1605C1602;C1605C1602;C1605----
美國(guó)ANSIMC96.1MC96.1MC96.1MC96.1NIST Monograph 161
ASTME230E230E230E230----
英國(guó)BS4937-44937-64937-34937-5----
德國(guó)DIN43710----4371043710----
法國(guó)NFE18-001----E18-001E18-001----
校準(zhǔn)溫度(℃)315,482,677315,482,677315,482,677315,482,677315,482,677
5)EMF校準(zhǔn)測(cè)試：
EMF值校準(zhǔn)測(cè)試使用比較法和定點(diǎn)測(cè)量法

。鎧裝熱電偶的EMF測(cè)試是在整百溫度點(diǎn)上進(jìn)行的

。-50℃-1000℃范圍內(nèi)的比較法和純金屬(銀，銅

，鋁

，鋇，鋅等)定點(diǎn)法都在廣泛使用

。
金屬凝固點(diǎn)(℃)ITS-90精度(℃)
銦(In)156.5985*
錫(Sn)231.928±0.01
鎘(Cd)321.069*
鋅(Zn)419.527±0.001
銻(Sb)630.63*
鋁(Al)660.323±0.2
銀(Ag)961.78*
銅(Cu)1084.62±0.5
注：根據(jù)使用金屬的純度不同

，精度也會(huì)有一些不同

。
1) 絕緣阻抗測(cè)試：
熱電極和鎧裝管之間的絕緣阻抗是在室溫下

，使用DC 250V 或者500V兆歐計(jì)測(cè)量。
熱電偶類型電壓絕緣阻抗
非鎧裝型DC 500V大于5 MΩ
外徑2.0mm以下鎧裝型DC 100V大于5 MΩ
外徑2.0mm以上鎧裝型DC 500V大于5 MΩ