不同用途热电偶的构造与使用

常用的热电偶级数是S、B、K、E、T、J等，这些是标准热电偶。其中，K型镍铬镍硅热电偶是一种廉价的热电偶，可测量高温.由于该合金具有良好的高温抗氧化性能，可用于氧化或中性介质。它可以长期测量1000度高温，短期测量1200度。它不能在还原介质中使用，否则会很快腐蚀，在这种情况下只能用于500度以下的测量。它比S型热电偶便宜得多，重现性好，产生的热电势大，灵敏度高，线性度好。虽然其测量精度稍低，但完全能满足工业测温的要求，是工业中最常用的热电偶。

概述：

热电偶作为工业测温中应用最广泛的温度传感器之一，与铂热阻一起，约占总温度传感器的60%。热电偶通常与显示仪器一起使用，直接测量各种生产过程中-40≤1800℃范围内液体、蒸汽、气体介质和固体的表面温度。

热电偶是如何工作的：

两种不同成分的导体(称为热电偶丝材或热电极)在两端连接，形成一个回路。当结点温度不同时，电路中会产生电势。这种现象叫做热电效应，这种电动势叫做热电势。热电偶利用这一原理测量温度，其中一端直接用于测量介质的温度，称为工作端(也称为测量端)，另一端称为冷端(也称为补偿端)。冷端连接到显示仪表或支撑仪表，显示仪表将指出热电偶产生的热电电位。

热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转化为电能，用产生的热电势来测量温度。对于热电偶的热电势，应注意以下几个问题：

主要结果如下：(1)热电偶的热电势是热电偶两端的温差，而不是热电偶两端温差的函数；(2)当热电偶材料均匀时，热电偶产生的热电势与热电偶的长度和直径无关，而仅与热电偶材料的组成和两端的温差有关；(3)当确定两根热电偶导线的组成时，热电偶的热电势仅与热电偶的温差有关，如果热电偶的冷端温度保持一定，则热电偶的热电电势仅是工作端温度的一个值函数。

热电偶的基本结构：

工业测温用热电偶的基本结构包括热电偶导线、绝缘管、保护管和接线盒。

Ｋ型热电偶的缺点：

（1）热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下（例如超过1000℃）往往因氧化而损坏；（2）在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；（3）其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；（4）长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。

5、镍铬硅－镍硅热电偶（分度号为Ｎ）

该热电偶的主要特点是：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好，另外，在400～1300℃ 范围内，Ｎ型热电偶的热电特性的线性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工。

6、铜－铜镍热电偶（分度号为Ｔ）

T型热电电偶,该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金（也称康铜），其主要特点是：在贱金属热电偶中，它的准确度最高、热电极的均匀性好；它的使用 温度是-200～350℃，因铜热电极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏 度比较高，铜－康铜热电偶还有一个特点是价格便宜，是常用几种定型产品中最便宜的一种。

7、铁－康铜热电偶（分度号为Ｊ）

J型热电偶,该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜（铜镍合金），具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中，温度范围从 -200～800℃，但常用温度只是500℃以下，因为超过这个温度后，铁热电极的氧化速率加快，如采用粗线径的丝材，尚可在高温中使用且有较长的寿命； 该热电偶能耐氢气（Ｈ2）及一氧化碳（ＣＯ）气体腐蚀，但不能在高温（例如500℃）含硫（Ｓ）的气氛中使用。

8、镍铬－铜镍（康铜）热电偶（分度号为Ｅ）

Ｅ型热电偶是一种较新的产品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金（康铜），其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应用 范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的限制条件与Ｋ型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很 敏感。

除了以上8种常用的热电偶外，作为非标准化的热电偶还有钨铼热电偶，铂铑系热电偶，铱锗系热电偶，铂钼系热电偶和非金属材料热电偶等。

二、绝缘管

该热电偶的工作端被牢固地焊接在一起，热电极之间需要用绝缘管保护。热电偶的绝缘材料很多，大体上可分为有机和无机绝缘两类，处于高温端的绝缘物必须采用无机物，通常在1000以下选用粘土质绝缘管，在1300以下选用高铝管，在1600以下选用刚玉管。

三、保护管

保护管的作用在于使用热电偶电极不直接与被测介质接触，它不仅可延长热电偶的寿命，还可起到支撑和固定热电极增加其强度的作用；因此，热电偶保护管及绝缘选择是否合适，将直接影响到热电偶的使用寿命和测量的准确度，被采用做保护管的材料主要分金属和非金属两大类。