工業(yè)用(yòng)熱電(diàn)偶(ǒu)基(jī)本(běn)介紹

    熱(rè)電(diàn)偶是(shì)工(gōng)業上(shàng)zui常用的(dí)溫度(dù)檢(jiǎn)測(cè)元(yuán)件之(zhī)一，熱電偶工(gōng)作(zuò)原(yuán)理是基(jī)於賽(sài)貝(bèi)克(kè)（seeback）效(xiào)應,即(jí)兩種(zhǒng)不(bù)同成分的(dí)導(dǎo)體(tǐ)兩端(duān)連接成回(huí)路，如(rú)兩連(lián)接端溫度(dù)不(bù)同，則在回(huí)路內(nèi)產生(shēng)熱(rè)電(diàn)流的(dí)物理現象。

1熱(rè)電偶類型

①熱電偶絲

熱電偶絲(sī)是zui簡(jiǎn)單形式(shì)的(dí)熱(rè)電偶。它是由兩(liǎng)個熱電偶(ǒu)絲和(hé)一(yī)個(gè)焊接(jiē)珠(zhū)結合在(zài)一起。由(yóu)於(yú)珠熱(rè)電(diàn)偶是(shì)裸露(lòu)的(dí)，所以它(tā)有幾(jī)個(gè)應(yīng)用的局限性(xìng)。熱電偶(ǒu)絲不能在(zài)液體中(zhōng)使(shǐ)用，會(huì)腐蝕或氧化熱(rè)電偶合金，金(jīn)屬(shǔ)表麵也(yě)存(cún)在問(wèn)題。往往(wǎng)金(jīn)屬表麵(miàn)，尤其(qí)是管道(dào)用於地麵(miàn)電力係統的(dí)間接連(lián)接可能(néng)影響電力係統的(dí)熱(rè)電偶(ǒu)測量。一(yī)般情(qíng)況下，熱電偶絲(sī)是測量氣體溫度(dù)一(yī)個很(hěn)好(hǎo)的選擇(zé)。因為它(tā)們可(kě)以(yǐ)製(zhì)做得(dé)非(fēi)常小，還提(tí)供了(liǎo)非常(cháng)快速的反(fǎn)應時(shí)間(jiān)。

②熱電(diàn)偶探頭

熱電(diàn)偶探(tàn)頭(tóu)是(shì)由(yóu)一根金屬管(guǎn)和(hé)熱電偶絲組成的(dí)。它的護套材(cái)料有不鏽鋼和鎳。鎳(niè)比不鏽(xiù)鋼(gāng)更耐高溫度(dù)，但是，不鏽鋼(gāng)往(wǎng)往是*，因為它有廣泛的(dí)化學相容(róng)性。如果溫(wēn)度非常高，也(yě)可(kě)用其他的(dí)護套材(cái)料(liào)。熱電偶熱(rè)端有三(sān)種不同(tóng)的式樣。接(jiē)地，非接(jiē)地和(hé)裸露型。接地(dì)型(xíng)熱(rè)電偶與保(bǎo)護套是(shì)導通的(dí)，響應時(shí)間(jiān)比較快(kuài)，但它zui容易(yì)使(shǐ)電氣接地環(huán)路(lù)。非接地(dì)型熱電偶與(yǔ)保(bǎo)護套(tào)是(shì)絕緣的(dí)。裸露型熱電偶暴露於周圍環境(jìng)中(zhōng)，在空(kōng)氣中測(cè)量。

③表麵熱(rè)電偶(ǒu)對大部(bù)分(fēn)溫度(dù)傳(chuán)感器來說，測量固體(tǐ)表(biǎo)麵(miàn)的(dí)溫(wēn)度是比較(jiào)困難的。為了(liǎo)保(bǎo)證(zhèng)測量的準確性，傳感器(qì)的(dí)整(zhěng)個(gè)測量區(qū)域(yù)必(bì)須都接觸(chù)到表麵(miàn)。如果用一個堅(jiān)硬的傳感(gǎn)器測(cè)量剛(gāng)性表麵的(dí)物體(tǐ)溫(wēn)度是(shì)非(fēi)常困(kùn)難的。由(yóu)於(yú)熱(rè)電偶(ǒu)是由軟(ruǎn)金屬(shǔ)製(zhì)成的，它可(kě)以zui大(dà)程度的(dí)與固(gù)體(tǐ)表(biǎo)麵(miàn)接觸，所以熱(rè)電偶是表(biǎo)麵(miàn)測(cè)量(liáng)一(yī)個很(hěn)好(hǎo)的(dí)選(xuǎn)擇。熱電偶在測(cè)量(liáng)時(shí)甚(shèn)至(zhì)可(kě)以旋轉，可(kě)以(yǐ)移動。 K型(xíng)是鉻(gè)鋁材料(liào)的。

2.熱(rè)電(diàn)偶其(qí)優(yōu)點是：

①測量(liáng)精(jīng)度高(gāo)。因熱電偶直(zhí)接與被(bèi)測對象接觸(chù)，不受中(zhōng)間介(jiè)質(zhì)的影(yǐng)響。

②測量範(fàn)圍(wéi)廣(guǎng)。常(cháng)用(yòng)的熱電(diàn)偶從-50~ 1600℃均(jūn)可(kě)邊(biān)續(xù)測量，某些特(tè)殊熱電偶zui低可測到-269℃（如(rú)金鐵(tiě)鎳鉻），zui高(gāo)可達 2800℃（如鎢-錸(lái)）。

③構(gòu)造簡單(dān)，使(shǐ)用方(fāng)便。熱(rè)電(diàn)偶通(tōng)常是由(yóu)兩種不(bù)同的金(jīn)屬絲(sī)組(zǔ)成(chéng)，而(ér)且(qiě)不受大(dà)小(xiǎo)和開頭的(dí)限(xiàn)製，外有保(bǎo)護套管(guǎn)，用起來(lái)非常(cháng)方(fāng)便。

3．熱電(diàn)偶(ǒu)測溫基(jī)本(běn)原(yuán)理

將兩種不同(tóng)材料的導體(tǐ)或(huò)半導(dǎo)體(tǐ)A和(hé)B焊接起(qǐ)來(lái)，構成(chéng)一(yī)個閉合回(huí)路。當(dāng)導(dǎo)體(tǐ)A和B的兩個著點1和2之間存在溫差時，兩者之間(jiān)便產(chǎn)生(shēng)電動勢(shì),在(zài)回(huí)路中形(xíng)成(chéng)一個(gè)電流,這種(zhǒng)現象(xiàng)稱為熱電效(xiào)應。熱電偶就(jiù)是利用這一(yī)效應(yīng)來(lái)工(gōng)作的(dí)。

4．熱(rè)電(diàn)偶的(dí)種(zhǒng)類及結(jié)構(gòu)形成

（1）熱電偶的種類

常用熱電(diàn)偶可分(fēn)為(wéi)標準(zhǔn)熱電偶和非(fēi)標(biāo)準熱(rè)電偶兩(liǎng)大類。所(suǒ)謂標(biāo)準(zhǔn)熱(rè)電(diàn)偶是指(zhǐ)國家標(biāo)準(zhǔn)規定了其熱電(diàn)勢與溫(wēn)度的(dí)關係(xì)，允許誤差，並有統一的(dí)標準分度表(biǎo)的熱電偶，它有(yǒu)與其配套的顯示儀(yí)表可供(gōng)選用(yòng)。非標準(zhǔn)化熱電(diàn)偶在使(shǐ)用範圍或數量級(jí)上均不及(jí)標(biāo)準(zhǔn)化熱(rè)電偶(ǒu)，一(yī)般也(yě)沒(méi)有統一的分度表，主要用於某些(xiē)特殊(shū)場(cháng)合的測(cè)量(liáng)。

標準(zhǔn)化熱(rè)電(diàn)偶我國(guó)從1988年1月(yuè)1日起全部(bù)按IEC標(biāo)準生產(chǎn)，並(bìng)S，B，E，K，R，J，T七種(zhǒng)標(biāo)準(zhǔn)化(huà)熱電偶為(wéi)我國(guó)統(tǒng)一(yī)設計型(xíng)號(hào)的(dí)熱(rè)電偶。

（2）為了保證(zhèng)熱電偶可靠(kào)，穩定(dìng)地(dì)工作，對它(tā)的結構要(yào)求(qiú)如(rú)下(xià)：

①組(zǔ)成(chéng)熱(rè)電偶(ǒu)的兩(liǎng)個(gè)熱電極(jí)的(dí)焊接(jiē)必須牢固(gù)；

②兩(liǎng)個熱電(diàn)極彼此之間應很好地(dì)絕緣(yuán)，以(yǐ)防(fáng)短(duǎn)路；

③補(bǔ)償(cháng)導綫與熱電偶(ǒu)自由端的連(lián)接要(yào)方(fāng)便可(kě)靠；

④保(bǎo)護(hù)套(tào)管應能保(bǎo)證熱電(diàn)極(jí)與(yǔ)有害介質充分隔(gé)離。

5．熱(rè)電(diàn)偶(ǒu)冷(lěng)端(duān)的(dí)溫度補(bǔ)償(cháng)

由(yóu)於熱(rè)電(diàn)偶(ǒu)的(dí)材料(liào)一般都比較(jiào)貴重(zhòng)（特(tè)別是(shì)采(cǎi)用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的(dí)距(jù)離都很(hěn)遠，為了節省熱電(diàn)偶(ǒu)材(cái)料(liào)，降低(dī)成(chéng)本，通常(cháng)采(cǎi)用(yòng)補(bǔ)償導(dǎo)綫把熱電(diàn)偶的冷(lěng)端(duān)（自(zì)由端）延伸到溫度比(bǐ)較穩定的(dí)控(kòng)製(zhì)室內(nèi)，連接到(dào)儀(yí)表(biǎo)端(duān)子上。必(bì)須(xū)指出(chū)，熱電(diàn)偶(ǒu)補(bǔ)償(cháng)導綫(xiàn)的作(zuò)用隻(zhī)起(qǐ)延伸熱電(diàn)極，使熱(rè)電(diàn)偶(ǒu)的(dí)冷(lěng)端移動到(dào)控製室的(dí)儀表(biǎo)端(duān)子(zǐ)上，它本身並(bìng)不能消除冷(lěng)端溫度變化(huà)對測(cè)溫(wēn)的影(yǐng)響(xiǎng)，不(bù)起補(bǔ)償(cháng)作用(yòng)。因此，還需采用其(qí)他修正(zhèng)方(fāng)法(fǎ)來補償(cháng)冷端溫度(dù)對測溫的影響(xiǎng)。在(zài)使用(yòng)熱電偶(ǒu)補(bǔ)償導綫(xiàn)時(shí)必(bì)須注意型號相配(pèi)，極性不(bù)能(néng)接錯，補償導(dǎo)綫(xiàn)與(yǔ)熱電偶連(lián)接端的溫度不能(néng)超(chāo)過100℃。

6.熱(rè)電阻(zǔ)也是一(yī)種測溫(wēn)度的(dí)傳感(gǎn)器(qì)，但是(shì)它和熱電偶的(dí)區別(bié)主要(yào)在於(yú)：

*，信(xìn)號的性質(zhì)，熱電(diàn)阻本身是電阻隨溫度(dù)的變化，使(shǐ)電(diàn)阻(zǔ)產生正的或者是(shì)負(fù)的阻(zǔ)值變化；而熱(rè)電偶是隨(suí)溫(wēn)度的(dí)改變(biàn)而(ér)產生感(gǎn)應(yīng)電(diàn)壓(yā)的變(biàn)化。

第(dì)二，兩種傳感器檢測的溫(wēn)度範圍不一樣，熱電(diàn)阻(zǔ)一般(bān)檢(jiǎn)測0-150度(dù)溫度範(fàn)圍(wéi)（當然可以檢測負(fù)溫度(dù)），熱電偶(ǒu)可(kě)檢(jiǎn)測0-1000度(dù)的溫度範圍(wéi)（甚至更高(gāo)）所以(yǐ)，前(qián)者是(shì)低溫(wēn)檢(jiǎn)測，後(hòu)者是高溫檢(jiǎn)測。

第三，從(cóng)材料(liào)上(shàng)分，熱電(diàn)阻是(shì)一種具有溫(wēn)度(dù)敏感變化(huà)的金屬(shǔ)材(cái)料，熱電偶是(shì)雙金(jīn)屬材(cái)料(liào)，既(jì)兩(liǎng)種不(bù)同的金(jīn)屬，由(yóu)於(yú)溫度(dù)的(dí)變化(huà)，在兩個不同(tóng)金(jīn)屬絲的(dí)兩端產生(shēng)電勢(shì)差(chà)。