熱電偶知識

時間：2022/3/26閱讀：458

一、熱電偶/探頭是工業(yè)上的溫度檢測元件之一。

優(yōu)點是：

①測量精度高。因熱電偶/探頭直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

②測量范圍廣。常用的熱電偶/探頭從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶/探頭可測到-269℃熱電偶/探頭熱電偶/探頭（如金鐵鎳鉻），可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶/探頭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(hù)套管，用起來非常方便。

二、什么是熱電偶

熱電偶是一種感溫元件, 屬于溫度測量中的接觸式測溫。它能將溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電勢信號, 通過電氣測量儀表的配合, 就能測量出被測的溫度。

三、熱電偶/探頭測溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。就是所謂的塞貝克效應(yīng)。熱電偶/探頭就是利用這一效應(yīng)來工作的。

導(dǎo)體 A 和 B 稱為熱電極。溫度較高的一端 (T >叫工作端 ( 通常焊接在一起 )；溫度較低的一端 (To >叫自由端 ( 通常處于某個恒定的溫度下>。

根據(jù)熱電勢與溫度函數(shù)關(guān)系?？芍瞥蔁犭娕挤侄缺怼７侄缺硎窃谧杂啥藴囟?To=00C 的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時, 只要該材料兩個接點的溫度相同, 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此, 在熱電偶測溫時, 可接入測量儀表, 測得熱電勢后, 即可知道被測介質(zhì)的溫度。

從理論上講, 任何兩種導(dǎo)體都可以配制成熱電偶, 但實際上并不是所有材料都能制作熱電偶, 對熱電極材料必須滿足以下幾點：

(1) 熱電偶材料受溫度作用后能產(chǎn)生較高的熱電勢, 熱電勢和溫度之間的關(guān)系呈線性或近似線性的單值函數(shù)關(guān)系；

(2)能測量較高的溫度, 并在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用, 經(jīng)長期使用后, 物理、化學(xué)性能及熱電特性保持穩(wěn)定；

(3) 要求材料的電阻溫度系數(shù)要小, 電阻率高, 導(dǎo)電性能好, 熱容量要??；

(4) 復(fù)現(xiàn)性要好, 便于大批生產(chǎn)和互換, 便于制定統(tǒng)一的分度表；

(5) 機(jī)械性能好, 材質(zhì)均勻；

(6)資源豐富, 價格便宜。

四、熱電偶/探頭的種類及結(jié)構(gòu)形成

（1）熱電偶/探頭的種類

常用熱電偶/探頭可分為：

1，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶/探頭

2，非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶/探頭兩大類。

所謂用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶/探頭是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶/探頭，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭我國從1988年1月1日起，熱電偶/探頭和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶/探頭為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶/探頭。

(2)熱電偶/探頭的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶/探頭可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：

① 組成熱電偶/探頭的兩個熱電極的焊接必須牢固；

② 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；

③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶/探頭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。

(3)冷端的溫度補(bǔ)償

由于熱電偶/探頭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(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/探頭的冷端（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/探頭補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶/探頭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(bǔ)償作用。因此，還需采用其它修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

在使用熱電偶/探頭補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶/探頭連接端的溫度不能超過100℃。

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