工業(yè)用熱電偶基本介紹

    熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測(cè)元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克（seeback）效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。

1熱電偶類型

①熱電偶絲

熱電偶絲是zui簡(jiǎn)單形式的熱電偶。它是由兩個(gè)熱電偶絲和一個(gè)焊接珠結(jié)合在一起。由于珠熱電偶是裸露的，所以它有幾個(gè)應(yīng)用的局限性。熱電偶絲不能在液體中使用，會(huì)腐蝕或氧化熱電偶合金，金屬表面也存在問(wèn)題。往往金屬表面，尤其是管道用于地面電力系統(tǒng)的間接連接可能影響電力系統(tǒng)的熱電偶測(cè)量。一般情況下，熱電偶絲是測(cè)量氣體溫度一個(gè)很好的選擇。因?yàn)樗鼈兛梢灾谱龅梅浅Ｐ?，還提供了非?？焖俚姆磻?yīng)時(shí)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(hù)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?yàn)樗袕V泛的化學(xué)相容性。如果溫度非常高，也可用其他的護(hù)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(hù)套是導(dǎo)通的，響應(yīng)時(shí)間比較快，但它zui容易使電氣接地環(huán)路。非接地型熱電偶與保護(hù)套是絕緣的。裸露型熱電偶暴露于周圍環(huán)境中，在空氣中測(cè)量。

③表面熱電偶對(duì)大部分溫度傳感器來(lái)說(shuō)，測(cè)量固體表面的溫度是比較困難的。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，傳感器的整個(gè)測(cè)量區(qū)域必須都接觸到表面。如果用一個(gè)堅(jiān)硬的傳感器測(cè)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(cè)量一個(gè)很好的選擇。熱電偶在測(cè)量時(shí)甚至可以旋轉(zhuǎn)，可以移動(dòng)。 K型是鉻鋁材料的。

2.熱電偶其優(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，某些特殊熱電偶zui低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達(dá) 2800℃（如鎢-錸）。

③構(gòu)造簡(jiǎn)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(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。

3．熱電偶測(cè)溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),在回路中形成一個(gè)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(lái)工作的。

4．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)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。所謂標(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(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并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)型號(hào)的熱電偶。

（2）為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：

①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

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方便可靠；

④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

5．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（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

6.熱電阻也是一種測(cè)溫度的傳感器，但是它和熱電偶的區(qū)別主要在于：

*、信號(hào)的性質(zhì)，熱電阻本身是電阻隨溫度的變化，使電阻產(chǎn)生正的或者是負(fù)的阻值變化；而熱電偶是隨溫度的改變而產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化。

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

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(gè)不同金屬絲的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。