热电偶(thermocouple)是一种被广泛应用的温度传感器,也被用来将热势差转换为电势差。它的价格低廉,易于更换,有标准接口,而且具有很大的温度量程。主要的局限是精度,小于1摄氏度的系统误差通常较难达到。
热电偶(thermocouple)标准:
当热电偶的正负极材料都确定以后,热电势的大小只与热电偶的两端温度有关。如果一段温度恒定(通常称为参比端),则热电势就只与热端温度有关。为了方便使用,常用的热电偶的热端温度所对应热电势的大小已经被制成标准表,称为热电偶的分度表,参比端温度为均为0°C。
主要特点:
1、装配简单,更换方便;
2、压簧式感温元件,抗震性能好;
3、测量精度高;
4、测量范围大(-200℃~1300℃,特殊情况下-270℃~2800℃);
5、热响应时间快;
6、机械强度高,耐压性能好;
7、耐高温可达2800度;
8、使用寿命长。
主要优点:
1、测量精度高。因直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
2、测量范围广。常用的热电偶从零下50度——1600度均可连续测量,某些特殊热电偶*低可测到-269度(如金铁镍铬),*高可达2800度(如钨、铼)。
3、构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
常见种类:
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶中国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。
热电偶分度号 | 热电极材料 |
| 正极: | 负极: |
S型 | 铂铑 10 | 纯铂 |
R型 | 铂铑 13 | 纯铂 |
B型 | 铂铑 30 | 铂铑 6 |
K型 | 镍铬 | 镍硅 |
T型 | 纯铜 | 铜镍 |
J型 | 铁 | 铜镍 |
N型 | 镍铬硅 | 镍硅 |
E型 | 镍铬 | 铜镍 |
种类的详细介绍:
S型 -- 铂铑10合金/铂
这是一种贵金属热电偶,铂铑10合金(铂占90%,铑占10%)为正极,铂为负极。电极直径通常为0.5mm,长期使用温度可达1300°C,短期使用可达1600°C,有很好的复现性和稳定性,在国际适用温标中在630.74~1064.43°C范围内用它做标准仪器。这种热电偶的热势率较小,平均灵敏度为0.009mV/°C左右。价格很贵,非线性大,不能在还原性气氛及含有金属或非金属蒸汽的气氛中使用,在真空中可以短期使用。
B型 --铂铑30合金/铂铑6合金
长期使用的*高温度可达1600°C,短期可达1800°C。性能稳定,测试准确度较高,适宜于氧化性介质和中性介质中使用,不能在还原性气氛及含有金属或非金属蒸汽的气氛中使用。热电势率比S型的更小。
K型 -- 镍铬合金 / 镍铝合金
这是*常用的热电偶。温度量程自−200 °C到+1200 °C。磁性。敏感度41 µV/°C。
E型 -- 镍铬合金 / 铜镍合金
高输出(68 µV/°C),非磁性。
J型 -- 铁 / 铜镍合金
有限量程(−40至+750 °C)。不可用于760 °C以上。敏感度~52 µV/°C。
T型 -- 铜 / 铜镍合金
有限量程(−250至+350 °C)。敏感度~43 µV/°C。
N型 -- 镍铬硅合金 / 镍硅合金
高稳定性,抗高温氧化。可用于高于1200 °C。900 °C时,敏感度39 µV/°C,略低于K型。
选择热电偶选择热电偶时需考虑下列因素:
1、被测温度范围;
2、所需响应时间;
3、连接点类型;
4、热电偶或护套材料的抗化学腐蚀能力;
5、抗磨损或抗振动能力;
6、安装及限制要求等。