熱電偶的種類和結(jié)構(gòu)形式

(1)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指工藝成熟、可批量生產(chǎn)、性能ft良好、廣泛、應(yīng)用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)文件中已有的一些熱電偶。 同一型號的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是可交換的，具有統(tǒng)一的尺度表，使用方便，并且有其設(shè)置的顯示儀表。

現(xiàn)在國際上有8種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶，其性能分布如表2-4所示，熱電動勢和溫度的關(guān)系(熱電特性)如圖2-15所示。 在此，溫度的測定范圍是指熱電偶能夠在良好的使用環(huán)境下測定溫度的極值，在實際使用中，特別是在長期使用中，通常能夠測定的溫度的上限是極限值的60~80%。 從圖2-15可以看出，熱電偶的熱電動勢和溫度之間存在非線性，使用時需要進(jìn)行補償。

表2-4

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

刻度

熱電偶名稱

等級

溫度范圍/T

容許誤差

I

0-1100

±； 1℃

s

鉑銠1 ( )鉑

1100 -1600

±；

注:1.鉑銠1C )表示含有90%鉑、10%銠，以下相同。

2 .熱電偶的名稱前面寫著正極材料，后面寫著負(fù)極材料。

3. f是被測定溫度，兩個t都是t的值。

4 .容許誤差以溫度偏差值或被測定溫度值的百分比表示，在兩者中采用zui較大的值。

1 )鉑銠I。 鉑熱電偶( s型) |該熱電偶可在1300℃(有些國家規(guī)定為1400 sc )以下的溫度范圍內(nèi)長期使用。 在良好的環(huán)境下可短期測量woot的高溫q。 在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，s型熱電偶的精度等級zui高，穩(wěn)定性zui好，且測溫區(qū)域?qū)?，壽命長，可作為精密測量和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶使用，適用于氧化性和惰性環(huán)境。 但是價格昂貴，熱電動勢小，靈敏度低，熱電特性曲線的非線性大，不適合還原性氣氛和含有金屬和非金屬蒸汽的氣氛。

2 )鉑銠13鉑熱電偶( r型) r型與s型熱電偶相比，熱電動勢稍大(約15% )，

然而，靈敏度仍然很低，其他特點相同。

3 )鉑銠3q； 柏銠6熱電偶( b型)。 b型熱電偶兩熱電極均為錫牌合金&rsquo； 因此，也稱為鉑銠熱電偶，能夠長期測定16001的高溫，能夠短期測定18001的高溫。 性能穩(wěn)定，測量精度高，具有適合在氧化性和惰性氣氛中使用的特點，也適合在真空中短期使用，但b型熱電偶易被還原性氣氛侵蝕，熱電動勢小，靈敏度低于s型熱電偶，且價格昂貴。 低溫下熱電動勢極小，50T以下時補償冷溫度&lsquo；

4 )鎳鉻合金熱電偶( k型為工業(yè)廣泛使用的7種廉價金屬熱電偶，長期使用的測溫上限達(dá)到1000T，短期測量達(dá)到BOOT，可配合氧化性和惰性氣氛使用|其優(yōu)點是靈敏度高(每1T變化的熱電動勢變化為0. 04mV )，熱電動勢為s型的4 ~5倍，熱電特性 缺點是精度低，不適合還原氣氛。 .

5 )鎳鉻合金單鎳硅熱電偶( n型) fN型熱電偶是新型鎳基合金測溫材料&rsquo； 國際上也是近20年來廉價金屬熱電偶合金材料研究取得的唯一重大成就。 n型熱電偶的測溫范圍為-200 ~1300℃，長期使用測溫上限為1200℃，短期為1300℃。 其優(yōu)點在于，在相同條件、特別是1100 ~ 1300℃的高溫條件下，n型熱電偶的高溫穩(wěn)定性及壽命與k型熱電偶相比倍增，接近s型熱電偶，但其價格僅為s型的1/20 . 在不能忍受其他金屬熱電偶時或不合理時能夠使用的400以上1300℃的范圍內(nèi)，與k型熱電偶相比，n型熱電偶的熱電特性具有優(yōu)異的線性，因此在-200?1300℃的整個溫度范圍內(nèi)，傾向于局部取代現(xiàn)有的賤金屬熱電偶。 但是，n型熱電偶因材料硬，在低溫區(qū)域(-200 ~400℃)的非線性誤差大。

6 )鎳鉻合金( e型) &bdquo； 這是I種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中靈敏度zui高的熱電偶，能夠測定微小溫度的變化比較重要的低溫?zé)犭娕紅適合在-200 ~ +900℃范圍內(nèi)的氧化性和惰性氣氛中使用，特別是濕度高的情況下，比其他熱電偶耐腐蝕，價格比k型熱電偶便宜的缺點是熱電均勻性差，還原

7 )鐵一康銅( j型yp為I行業(yè)廣泛使用的熱電偶，價格便宜靈敏度高，測量范圍廣，可在氧化或還原氣氛中使用，化工廠溫度測量_J型熱電偶的測量上限多，氧化性氣氛為7501，還原性氣氛為9501。 但是在高溫條件下，鐵熱電極的氧化速度加快，長期使用溫度不得超過538T，必須選擇粗線徑的熱電偶線材。

8 )銅一康銅( t型)。 該熱電偶是幾個標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中zui便宜的14種，適合在-200 ~ +400T :的范圍內(nèi)測溫。 優(yōu)點是熱電極線的均勻性好，熱電動勢大，線性好，在低溫下具有良好的穩(wěn)定性，可用于-200T的測定的左右低溫，在0 ~ 100X下可作為n級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。 但是，再現(xiàn)性比拳頭的耐氧化性差，在氧化性氣氛中長時間測定不得超過300T。

以上8種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶中，前3種屬于金屬熱電偶，后5種屬于金屬熱電偶

(2)非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶有鎢錸系、鉑銠系、銥銠系熱電偶等，一般使用*種類。 未標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶也有熱電偶索引表，但一個熱電偶有索引表，不能共用索引表。

].)鎢錸系列熱電偶。 應(yīng)用多種定型熱電偶，其特點是熱電動勢大、靈敏度高，適合在干氫、真空和惰性氣氛中使用，但不適合在還原性氣氛、濕氫和氧化性氣氛中使用。 鎢錸熱電偶的zui高使用溫度一般是2400"C，沒有絕緣材料的制約，也可以測量更高的溫度。 列人中國國家標(biāo)準(zhǔn)的鎢錸系熱電偶有鎢錸3有鎢錸25、鎢錸5； 鎢錸26，其長期使用溫度范圍為300 ~2000丈:我國鎢錸資源豐富，鎢錸熱電偶價格便宜，可部分替代貴金屬熱電偶，是高溫領(lǐng)域有前途的測溫元件。 鎢錸系列熱電偶的允許誤差如表2-5H所示

表2-5

鎢錸基熱電偶的允許誤差

刻度

熱電偶名稱

測量端溫度/℃

允許誤差/℃

WRe3戰(zhàn)斗機

<； br/>； WRe25戰(zhàn)斗機

鎢錸3； 鎢錸25

0 -400

±； 4℃:

400 ?2300

±； 0. 01t

were5

<； br/>； wre 26戰(zhàn)斗機

鎢錸- 5鎢錸26

0 -400

±； 4℃

400 ~ 2300

±； 0.01t

2 )非金屬熱電偶。 近年來非金屬熱電偶的發(fā)展備受矚目。 其特征是熱電動勢和熱電動勢大大超過金屬熱電偶，熔點高，測溫上限高于金屬熱電偶，可用于氧化性和碳性氣氛等。 目前這類熱電偶已成熟為石墨一碳化鈦熱電偶和碳化硼一石墨熱電偶等。 但是非金屬熱電偶具有重現(xiàn)性極差、脆性大、體積大、輸出非線性等缺點，需要在今后的研究中予以解決。

5 .熱電偶的結(jié)構(gòu)形式

(1)組裝式熱電偶組裝式熱電偶主要用于測量氣體、氡和液體的溫度|這種類型的熱電偶已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)形式，其中包括棒形、方形和錐形等|從安裝固定方式來看，有固定凸緣式、可動法s式、固定螺紋式、焊接固定式、無固定式等。 組裝式熱電偶主要由端子箱、保護(hù)管、連接端子、絕緣套管和熱電極構(gòu)成，如由各種安裝固定裝置構(gòu)成1圖2-16a、b所示，是以凸緣式和螺紋式組裝熱電偶的結(jié)構(gòu)

1 )熱電極。 熱電極是熱電偶的核心部分，其直徑取決于材料的價格、機械強度、電導(dǎo)率、用途和測溫范圍。 貴金屬，是熱電極直徑為0.3 ~0. 65mm的燈絲較多的廉價金屬，熱電極的直徑一般為0. 5 ~3. 2mm_熱電極的長度從安裝條件、特別是熱電偶的插入者的深度偷盜，通常為350 -2000mm

2 )絕緣套筒f絕緣套筒發(fā)揮防止兩個熱電極間或熱電極與保護(hù)套筒間的短路的作用

套管材料相關(guān)人員弓澀！ 在煙草周圍，1000T以下的普通陶瓷較多，1000 ~ 1300t之間高純度氧化鋁較多，1300~ 1600T之間剛玉較多。 絕緣套管的結(jié)構(gòu)如圖2.-17所示，有單孔、二孔、四孔等神

護(hù)套保護(hù)套的作用是防止熱電偶直接接觸被檢測介質(zhì)，防止機械損傷和個人腐蝕污染。 保護(hù)套的材質(zhì)取決于測量范圍、加熱區(qū)的長度、環(huán)境以及測溫Et5英寸間常數(shù)等條件，主要有金屬、非金屬和金屬陶瓷3種。 |

4 )端子箱。 端子箱用于連接供熱電極和補償導(dǎo)線。 通常為鋁合金； |制，I分為通式和密封式。 為了防止灰色¥和有害氣體進(jìn)入人熱電偶保護(hù)套內(nèi)，必須用墊圈和墊圈密封端子箱的線孔和蓋子，在端子箱內(nèi)排列緊固連接熱電極和補償導(dǎo)線的螺釘，以免產(chǎn)生大的接觸電阻，影響測量的準(zhǔn)確性。

(2)鞘型熱電偶鞘型熱電偶是由金屬制套管、絕緣粉體和熱電極組合加工而成的牢固的熱電偶的組合體，每個套管也被稱為套管熱電偶，由磅鋼等金屬材料構(gòu)成|熱電極和熱電極和金屬制套管之間的絕緣為氧化鎂粉或氧化鋁 在保護(hù)套內(nèi)可以復(fù)蓋不同索引號的熱電偶芯線，在保護(hù)套內(nèi)復(fù)蓋k型熱電偶芯線時，通常稱為k型護(hù)套熱電偶，其他類推|保護(hù)管內(nèi)護(hù)套|熱電偶芯線稱為單芯護(hù)套熱電偶，否則稱為多芯護(hù)套熱電偶。

套管型熱電偶的測量端一般有以下形式(圖2-18 )

1 )撞擊型。 夾套和熱電偶電線焊接在一起，因此其響應(yīng)時間比定頭型慢，但比定底型快。

2 )不碰底型。 熱電偶的熱接點被封閉在完全焊接的套管內(nèi)，熱電偶和套管之間相互絕緣。 這是zui的普通形式。

3 )頭角型。 熱電偶的熱接點露出套筒外，只能在干燥的非腐蝕性介質(zhì)中使用。

4 )將帽子型，即頂出型的熱接點蓋上套筒材料制成的保護(hù)帽，用銀釬料密封。

鞘型熱電偶可用于高壓裝置和狹窄管道的溫度測量，與普通型熱電偶相比，具有以下優(yōu)點

①外徑細(xì)(0. 25 ~ 12mm )熱容量小，響應(yīng)速度快6，

②套筒內(nèi)部填充有實心，可應(yīng)對強烈沖擊和振動

③套筒薄，經(jīng)退火處理，撓性高，可自由彎曲，安裝方便。

④可作為溫感元件放人一般型熱電偶保護(hù)套內(nèi)使用。

⑤鞘型熱電偶具有性能穩(wěn)定、規(guī)格齊全、價格低廉、測量范圍廣、適合各種測量的-200 ~ 1600^C的特點

(3)薄膜型熱電偶這是真空蒸鍍法，在絕緣基板上蒸鍍2種金屬熱電極材料而形成的特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶。 為了與保護(hù)絕緣，多在熱電偶薄膜上鍍Si02薄膜。 溫度_測定范圍為-200 ~ +300T。周圍是薄膜熱電偶的熱接點薄的薄膜(可以薄至0.01 ~ 0.1mm )，尺寸也小，因此熱慣性小，響應(yīng)時間為數(shù)毫秒_可以測定瞬變的表面溫度和It小的釀造溫度

現(xiàn)在國產(chǎn)有BMB的I型手機膠卷

以陶瓷片為基材的熱電偶，很好地解決了絕緣和電鍍的牢固性問題。 該薄膜型熱電偶的測溫范圍為0 ~ IMOT :，測溫精度為0. 5% F. S，時間常數(shù)不足50ps，可廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和生產(chǎn)行業(yè)。

(4)快速微熱電偶是用于測量鋼水溫度的熱電偶，其結(jié)構(gòu)如圖2-20所示。 '；

快速微熱電偶的工作原理與一般熱電偶相同，其結(jié)構(gòu)特點主要是溫感元件小，而且測定后需要更換熱電極的通常是采用直徑為0. 1mm的鑰匙1q的鈾和針銠30； 別針銠6等材料。 減小熱電極和u形石英保護(hù)管的尺寸，減小熱容量，加速動態(tài)響應(yīng)。 為了使測溫過程中熱電偶的冷端和補償導(dǎo)線的連接部的溫度不超過100T，支承石英管和保護(hù)罩的高溫水泥也一般由絕緣性能良好的紙管保護(hù)

熱電偶插入鋼水后，保護(hù)帽急速熔化，u形石英保護(hù)管和被保護(hù)的熱電偶暴露在鋼水中。 石英管和熱電偶的熱容量都很小，鋼水的溫度很快就能反映出來，反應(yīng)時間一般為4 ~6s。 .測量溫度，由于熱電偶的許多部件燒毀，因此也稱為消耗式熱電偶。 雖然是消耗式，但由于熱電偶的燈絲細(xì)短，使用量少，其他材料多為紙和水泥，因此成本不高”，該熱電偶的測定結(jié)果可靠，互換性好，精度誤差為±； (5~7)℃

除了上述以外，還包括用于測定氣流溫度的掩模式熱電偶、抽氣式熱電偶&rsquo； 用于測定高濃度氫氣、甲烷等介質(zhì)吹送式熱電偶等

本文熱電偶高頻詞： 鎢錸  測量 

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