工业常用热偶的选择与安装.doc

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1、工业常用热电偶的选择与安装计量理化检测中心刘福胜[摘要]：工业生产过程中，绝对离不开温度测量和控温环节，这是对金属等材料热加工的必要手段。温度的测量由一次测温元件热电偶、补偿导线和二次显示/记录仪表构成。这其中热电偶测温部位既工作端，要被放置到热源之中，因此，极易受到高温及腐蚀性气体的烧蚀和氧化，严重缩短热电偶的使用寿命，降低测量精度，并且会出现示值偏差和数值跳变。另外，根据热电偶的工作原理，其输出微弱的mV级温差电势，还会因冷端（参考端）温度的变化而变化，因此，还必须采用配套的补偿导线（延长导线）连接二次仪表，以保持冷端环境温度的相对恒定，确保示值的真实与

2、稳定。综合而言，对测温系统中热电偶的根本要求是：保证有足够的测量精度和灵敏度，要廉价耐用；并易于安装更换和检定维护等工作。[关键词] 热电偶   温差电势 补偿导线安装  1热电偶内部结构、工作原理1.1热电偶内部结构工业热电偶种类繁多，结构和外形略有差异，但基本构造和原理是一样的，其外观见（图一）所示。它基本由四个部分组成：1热电极（俗称偶丝）、2绝缘瓷珠、3外部护管、4接线盒。①热电极：由两种不同成分的金属丝一端焊接在一起，作测量端（工作端）使用，另一端通过补偿导线（或专用延长导线）连接仪表，是产生并输出热电势的主体部分。廉金属热电偶的电极丝直径一般为0

3、.5mm—3.2mm，贵金属电极丝直径一般为0.35mm—0.65mm。电极装入金属护管内与护管端头内壁略有缝隙即可，避免因装配不到位引入严重的测量误差。热电偶的总体长度应由安装条件和电偶接线盒位置（冷端）的温度而定，一般最短不低于250mm，最长不超过3000mm。②绝缘瓷管：起到阻止电极丝之间短路、并保持与金属护管的绝缘而设置。材质为高铝陶瓷，外观呈圆形、椭圆形两种，有单孔/双孔细瓷管、单芯偶双孔以及双芯偶用四孔绝缘瓷管之分。③外部护管：防止运输途中电偶丝被损坏、污染，以及使用中被腐蚀氧化，并防止火焰和高温气流直接冲击电偶，引发显示仪表示值跳跃和突变，提

4、高热电偶强度，延长其使用寿命。护管分为不锈钢合金护管和非金属类似陶瓷专用于高温及真空气氛炉中的刚玉管（使用温度1200—1800℃，且耐酸碱、耐冲刷，使用寿命长），常见外径Φ16mm和Φ20mm两种。④接线盒：铸铝结构制作的1/4圆弧状盒体，内有瓷板和金属接线端子，便于电极丝与补偿导线连接。出线孔和端盖处均有橡胶堵和密封垫圈，防止杂物落入，保证内部清洁。1.2热电偶的工作原理热电偶测温基本原理就是热电效应。优选“热——电”转换效能高，且抗氧化性强的两种不同材质的金属丝（又称电偶丝或电极丝），一端焊接在一起，并置于温场中，这端被称作热端（又称工作端或测量端）；

5、未焊接的一端作为热电势的输出端，被称作冷端（又称参考端或自由端）与配套测温仪表连接。理论上，测温时要求冷端保持0℃且恒定，但这显然难以实现，只能保持相对恒定的温度。当测量端受热并与冷端之间存在温差，在导体焊接部位，就会产生微弱的直流电动势。如果，冷端温度恒定（假设），那么，这种因热滋生的电势，其大小和方向（极性）只与电偶丝两极材料成分和测量端温度的高与低有关，与电偶丝粗细及长度无关。最终，由配套显示仪表做函数处理并换算成摄氏（℃）或者华氏（℉）温度数值，由仪表直观的显示出来。2热电偶的种类2.1工业热电偶可分为标准型热电偶和非标准型热电偶这两大类所谓标准热电

6、偶是指国家标准规定，其热电势与温度的对应关系、允许误差、并有统一标准的分度表，配备有与其对应分度值的显示/记录仪表可供选用。非标准化热电偶没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量和应用，其使用范围和数量远不及标准化热电偶，因此不在本文赘述范围。我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC（国际电工委员会）的标准生产，并指定下列这七种分度号的热电偶为我国统一设计型电偶。S型铂铑10—铂热电偶R型铂铑13—铂热电偶B型铂铑30—铂铑6热电偶K型镍鉻—镍硅热电偶E型镍鉻—铜镍合金（康铜）热电偶J型铁—铜镍合金（康铜）热电偶T型铜—铜镍合金（康铜）热电

7、偶2.2S、R、B型热电偶同属于贵重金属热电偶，电极丝直径0.5mm，允许偏差±0.015mm。S型热电偶正极（SP）名义化学成分为铂铑合金，含90%的铂，含10%的铑；负极（SN）为纯铂，故又称作单铂铑热电偶。其长期工作温度为+1300℃，短期最高工作温度+1600℃。S型热电偶具有准确性高，输出热电势稳定，耐高温且特别适应氧化性和惰性气体氛围中使用。鉴于其优良的物理和化学综合性能，符合国际温标使用热电偶，长期以来一直作为我国国际温标的内插仪器。R型热电偶正极（RP）名义化学成分为铂铑合金，含87%的铂，含13%的铑；负极（RN）为纯铂。其长期工作温度和短

8、期最高工作温度与S型热电偶相同，由于R型热电偶的综合