工業用熱電偶基本介紹

工業用熱電偶基本介紹

    熱電偶是工業上zui常用的溫度檢測元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克（seeback）效應,即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內產生熱電流的物理現象。

1熱電偶類型

①熱電偶絲

熱電偶絲是zui簡單形式的熱電偶。它是由兩個熱電偶絲和一個焊接珠結合在一起。由于珠熱電偶是裸露的，所以它有幾個應用的局限性。熱電偶絲不能在液體中使用，會腐蝕或氧化熱電偶合金，金屬表面也存在問題。往往金屬表面，尤其是管道用于地面電力系統的間接連接可能影響電力系統的熱電偶測量。一般情況下，熱電偶絲是測量氣體溫度一個很好的選擇。因為它們可以制做得非常小，還提供了非常快速的反應時間。

②熱電偶探頭

熱電偶探頭是由一根金屬管和熱電偶絲組成的。它的護套材料有不銹鋼和鎳。鎳比不銹鋼更耐高溫度，但是，不銹鋼往往是*，因為它有廣泛的化學相容性。如果溫度非常高，也可用其他的護套材料。熱電偶熱端有三種不同的式樣。接地，非接地和裸露型。接地型熱電偶與保護套是導通的，響應時間比較快，但它zui容易使電氣接地環路。非接地型熱電偶與保護套是絕緣的。裸露型熱電偶暴露于周圍環境中，在空氣中測量。

③表面熱電偶對大部分溫度傳感器來說，測量固體表面的溫度是比較困難的。為了保證測量的準確性，傳感器的整個測量區域必須都接觸到表面。如果用一個堅硬的傳感器測量剛性表面的物體溫度是非常困難的。由于熱電偶是由軟金屬制成的，它可以zui大程度的與固體表面接觸，所以熱電偶是表面測量一個很好的選擇。熱電偶在測量時甚至可以旋轉，可以移動。 K型是鉻鋁材料的。

2.熱電偶其優點是：

①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~ 1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶zui低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達 2800℃（如鎢-錸）。

③構造簡單，使用方便。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，外有保護套管，用起來非常方便。

3．熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,在回路中形成一個電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

4．熱電偶的種類及結構形成

（1）熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標準化熱電偶我國從1988年1月1日起全部按IEC標準生產，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型號的熱電偶。

（2）為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

5．熱電偶冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

6.熱電阻也是一種測溫度的傳感器，但是它和熱電偶的區別主要在于：

*、信號的性質，熱電阻本身是電阻隨溫度的變化，使電阻產生正的或者是負的阻值變化；而熱電偶是隨溫度的改變而產生感應電壓的變化。

第二、兩種傳感器檢測的溫度范圍不一樣，熱電阻一般檢測0-150度溫度范圍（當然可以檢測負溫度），熱電偶可檢測0-1000度的溫度范圍（甚至更高）所以，前者是低溫檢測，后者是高溫檢測。

第三、從材料上分，熱電阻是一種具有溫度敏感變化的金屬材料，熱電偶是雙金屬材料，既兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個不同金屬絲的兩端產生電勢差。