时间: 2025-05-10 09:51:50 | 作者: 铸铝、铸铁加热器
热电偶的结构及形式和标准化热电偶 1.普通型热电偶 普通型热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。 普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。 凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都称为“法兰”。 绝缘套管： 热电偶的工作端被焊接在一起，热电极之间需要用绝缘套管保护。 通常测量温度在1000℃以下选用粘土质绝缘套管， 在1300℃以下选用高铝绝缘套管， 在1600℃以下选用刚玉绝缘套管。 保护管： 保护管的作用是使热电偶电极不直接与被测介质接触。 它不仅可延长热电偶的寿命， 还可起到支撑和固定热电极，增加其强度的作用。 材料主要有金属和非金属两类。 2.铠装热电偶（缆式热电偶） 铠装热电偶也称缆式热电偶，是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一起，外表再套不锈钢管等构成。 这种热电偶能弯曲、耐高压、反应时间短、坚固耐用。 1-热电极;2-绝缘材料;3-金属套管;4-接线-固定装置 铠装热电偶示意图 3.薄膜热电偶 用真空镀膜技术或真空溅射等方法，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶称为薄膜热电偶。 适用于对壁面温度的快速测量。 薄膜热电偶示意图 （0.01～0.1μm） 热电偶选型依据 热电偶传感器 在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。 特点：在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构相对比较简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。 热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。 温度 热电动势信号 温度显示 热电偶 仪器仪表 热电偶测温的基础原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势。 铜丝 铁丝 0.00 0.11 -0.11 热电偶测温原理 1.热电效应 两种不一样的材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。 热电偶回路 热电偶回路产生的热电动势由接触电动势和温差电动势两部分所组成。 当 A，B 两种不同导体接触时，两种金属A、B的自由电子密度不同分别为nA和nB （设nAnB）。当两种金属相接时，将产生自由电子的扩散现象。 达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电位差，即接触电势eAB(t) 。 两种导体的接触电势示意图 两种导体的接触电势 接触电动势的大小与接点处温度高低和导体的电子密度有关。 温度越高， 接触电动势越大；两种导体电子密度的比值越大，接触电动势越大。 单一导体的温差电势 对于单一导体，如果两端温度分别为T、TO，且TTO。 单一导体温差电势示意图 导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散，在导体两端产生了电势。 热电偶回路总热电势： EAB(T,TO)=eAB(T)+eB(T,TO)-eAB(TO)-eA(T,TO) 式中： eAB(T): 热端接触电势； eB(T,TO): B导体温差电势； eAB(TO): 冷端接触电势； eA(T,TO): A导体温差电势。 在总电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为 EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO) 显然， 热电动势的大小与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关。 当热电偶两电极材料确定后，热电动势便只是两接点温度的函数。 当参考端温度TO恒定时，EAB(TO)=c为常数，则总的热电势就只与温度T有关系，即： EAB(T,TO)=eAB(T)- c =f(T) 实际应用时可通过热电偶分度表查出温度值。分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。 EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO) 可见当冷端温度 t 0 恒定时， 热电偶产生的热电动势只与热端的温度有关， 即只要测得热电动势，便可确定热端的温度 t。由此得到有关热电偶的几个结论： （1）热电偶一定要采用两种不一样的材料作为电极，否则无论导体截面如何、温度分布如何，回路中的总热电动势恒为零。 （2）若热电偶两接点温度相同，尽管采用了两种不同的金属，回路总电动势恒为零。 （3）热电偶回路总热电动势的大小只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。 EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO) 没有小结的小结 热电偶的热电动势与温度的关系表，称之为分度表。 热电偶（包括后面要介绍的金属热电阻及测量仪表）分度表是IEC（国际电工委员会）发表的有关技术标准（国际温标）。 该标准以表格的形式规定各种热电偶/阻在 -271℃～2300℃每一个温度点上的输出电动势（参考端温度为0℃）。 分度表 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，大多数都用在某些特殊场合的测量。 标准化热电偶： 热电偶和热电阻全部按 IEC 国际标准生产。 标准化热电偶/阻命名统一代号，称为分度号。 我国指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 常用的4种标准化热电偶丝材料为 铂铑10－铂、铂铑30－铂铑6、镍铬－铜镍、镍铬－镍硅（我国通常称为镍铬－康铜）。 组成热电偶的两种材料，写在前面的为正极，写在后面的为负极。 1）铂铑10－铂热电偶（分度号为S，也称为单铂铑热电偶） 特点是稳定性很高，精度高，范围较大、抗氧化性强，经常使用温度可达1000℃，成本比较高，热电动势较弱。 2）铂铑13－铂热电偶（分度号为R，也称为单铂铑热电偶） 同S型相比，它的热电动势率大15%左右，其它性能几乎相同。 标准化热电偶材料和种类 3）铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为B，也称为双铂铑热电偶） 在室温下，其热电动势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端气温变化的影响。 经常使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电动势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。 即使在还原气氛下，其寿命也是R或S型的10～20倍。缺点是价格昂贵。 4）镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为K） 是抗氧化性较强的贱金属热电偶，可测量0～1300℃温度。 热电动势与温度的关系近似线性、价格实惠公道、热电动势大，是目前用量最大的热电偶。 5）铜－铜镍热电偶（分度号为T） 价格实惠公道，使用温度是-200～350℃。 6）铁－铜镍热电偶（分度号为J） 价格实惠公道，适用于真空、氧化或惰性气氛中，温度范围为-200～800℃。 7）镍铬－铜镍热电偶（分度号为E） 是一种较新的产品，式结构无保护管，价格相对较便宜，在常用的热电偶中，其热电动势最大。适用于0～600℃温度范围。/div
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