《热电偶传感器.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热电偶传感器.pptx（34页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、(5-1-2)式中，eA(t,t0)、eB(t,t0)为导体A和B在两端温度分别为t和t0时形成的电动势。导体A和B头尾相接组成回路，如果导体A的电子密度大于导体B的电子密度，且两接点的温度不相等，则在热电偶回路中存在着四个电势，即两个接触电动势和两个温差电动势。热电偶回路的总电动势为(5-1-3)实践证明，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势，温差电动势只占极小部分，可以忽略不计，故式(5-3)可以写成(5-1-4)上式中，由于导体A的电子密度大于导体B的电子密度，所以A为正极，B为负极。脚注AB的顺序表示电动势的方向。不难理解：当改变脚注的顺序时，电动势前面的符号(指正、负号)也应随之改
2、变。因此，式(5-4)也可以写成 综上所述，我们可以得出如下结论：热电偶回路中热电动势的大小，只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关，而与热电偶的形状尺寸无关。当热电偶两电极材料固定后，热电动势便是两接点温度t和t0。的函数差。即 如果使冷端温度t0保持不变，则热电动势便成为热端温度t的单一函数。即，(5-1-5)第第1页页/共共34页页5.1.1.2 5.1.1.2 热电偶的特性热电偶的特性热电偶的主要特性如下：稳定性 指热电偶的热电特性随使用时间变化小。不均匀性 指热电极的不均匀程度，所引起的附加热电势的大小，取决于沿热电极长度的温度梯度分布状态、材料的不均匀形式和不均匀程度以及热电偶
3、在温度场中所处的位置。不均匀性降低测温的准确度，影响热电偶的稳定性和互换性。造成不均匀性的原因有杂质分布不均，成份偏析，局部表面金属的挥发和氧化，局部的腐蚀和沾污，应力分布不均匀和晶体结构不均匀等。热惰性 指被测介质从某一温度跃迁到另一温度时，热电偶测量端的温度上升到整个跃迁的63.2%所需的时间。5.1.2 热电偶的基本定律5.1.2.1 5.1.2.1 均质导体定律均质导体定律如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。5.1.2.2 5.1.2.2 中间导体定
4、律中间导体定律在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。如图5.1.2，在热电偶回路中接人第三种导体C。设导体A与B接点处的温度为t，A与C、B与C两接点处的温度为t0，则回路中的总电动势为 (5-1-6)第第2页页/共共34页页图图5.1.2热电偶中接入第三热电偶中接入第三种导体种导体 如如果果回回路路中中三三接接点点的的温温度度相相同同，即即t tt t0 0，则则回回路路总总电电动动势势必为零，即必为零，即 或者或者 (5-1-7)(5-1-7)将式将式(5-7)(5-7)代人式代人式(5-6)(5-6)，可得，可得 (5-1-8)(5-1-
5、8)可可以以用用同同样样的的方方法法证证明明，断断开开热热电电偶偶的的任任何何一一个个极极，用用第第三三种种导体引入测量仪表，其总电动势也是不变的。导体引入测量仪表，其总电动势也是不变的。热热电电偶偶的的这这种种性性质质在在实实用用上上有有着着重重要要的的意意义义，它它使使我我们们可可以以方方便便地地在在回回路路中中直直接接接接入入各各种种类类型型的的显显示示仪仪表表或或调调节节器器，也也可可以以将将热热电电偶偶的的两两端端不不焊焊接接而而直直接接插插入入液液态态金金属属中中或或直直接接焊焊在在金金属属表面进行温度测量。表面进行温度测量。5.1.2.3 5.1.2.3 标准电极定律标准电极定律
6、 如如果果两两种种导导体体分分别别与与第第三三种种导导体体组组成成的的热热电电偶偶所所产产生生的的热热电电动动势势已已知知，则则由由这这两两种种导导体体组组成成的的热热电电偶偶所所产产生生的的热热电电动动势势也也就就已知。已知。如如图图5-35-3，导导体体A A、B B分分别别与与标标准准电电极极C C组组成成热热电电偶偶，若若它它们们所所产产生的热电动势为已知，即生的热电动势为已知，即 那么，导体那么，导体A A与与B B组成的热电偶，其热电动势可由下式求得组成的热电偶，其热电动势可由下式求得(5-1-9)图图5.1.3三种导体组成的热电偶三种导体组成的热电偶第第3页页/共共34页页 标标
7、准准电电极极定定律律是是一一个个极极为为实实用用的的定定律律。可可以以想想象象，纯纯金金属属的的种种类类很很多多，而而合合金金类类型型更更多多。因因此此，要要得得出出这这些些金金属属之之间间组组合合而而成成热热电电偶偶的的热热电电动动势势，其其工工作作量量是是极极大大的的。由由于于铂铂的的物物理理、化化学学性性质质稳稳定定，熔熔点点高高，易易提提纯纯，所所以以，我我们们通通常常选选用用高高纯纯铂铂丝丝作作为为标标准准电电极极，只只要要测测得得各各种种金金属属与与纯纯铂铂组组成成的的热热电电偶偶的的热热电电动动势势，则则各各种种金金属属之之间间相相互互组组合合而而成成的热电偶的热电动势可根据式的
8、热电偶的热电动势可根据式(5-9)(5-9)直接计算出来。直接计算出来。例例如如：热热端端为为100100，冷冷端端为为0 0时时，镍镍铬铬合合金金与与纯纯铂铂组组成成的的热热电电偶偶的的热热电电动动势势为为2.952.95mVmV，而而考考铜铜与与纯纯铂铂组组成成的的热热电电偶偶的的热热电电动动势势为为-4.0-4.0mVmV，则则镍镍铬铬和和考考铜铜组组合合而而成成的的热热电偶所产生的热电动势应为电偶所产生的热电动势应为2.952.95mV-(-4.0mV)=6.95mVmV-(-4.0mV)=6.95mV5.1.2.4 5.1.2.4 中间温度定律中间温度定律 热热电电偶偶在在两两接接点
9、点温温度度t t、t t0 0时时的的热热电电动动势势等等于于该该热热电电偶偶在在接接点点温温度度为为t t、t tn n和和t tn n、t t0 0时时的的相应热电动势的代数和。相应热电动势的代数和。中间温度定律可以用下式表示中间温度定律可以用下式表示 (5-1-10)(5-1-10)中中间间温温度度定定律律为为补补偿偿导导线线的的使使用用提提供供了了理理论论依依据据。它它表表明明：若若热热电电偶偶的的热热电电极极被被导导体体延延长长，只只要要接接入入的的导导体体组组成成热热电电偶偶的的热热电电特特性性与与被被延延长长的的热热电电偶偶的的热热电电特特性性相相同同，且且它它们们之之间间连连接
10、接的的两两点点温温度度相相同同，则则总总回回路路的的热热电电动动势势与与连连接接点点温温度度无无关关，只只与与延延长长以以后后的的热电偶两端的温度有关。热电偶两端的温度有关。第第4页页/共共34页页5.1.3 5.1.3 热电偶结构热电偶结构5.1.3.1 5.1.3.1 普通工业装配式热电偶的结构普通工业装配式热电偶的结构 普通工业装配式热电偶作为测量温度的变送器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调普通工业装配式热电偶作为测量温度的变送器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从节器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从0到到1800范围的液体、蒸汽和气体
11、介范围的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部质以及固体的表面温度。热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成，其常见外形结构如图分组成，其常见外形结构如图5.1.4所示。所示。图图5.1.4常见普通工业装配式热电偶的外形结构常见普通工业装配式热电偶的外形结构 (1)(1)热电极热电极 又称偶丝，它是热电偶的基本组成部分。普通金属做成的偶丝，其直径一又称偶丝，它是热电偶的基本组成部分。普通金属做成的偶丝，其直径一般为般为0.53.20.53.2mmmm，贵重金属做成的偶丝，直径一般为贵重金属做成的偶丝，直径一般为0.
12、3-0.60.3-0.6mmmm。偶丝的长度则由使用情况、偶丝的长度则由使用情况、安装条件，特别是工作端在被测介质中插入的深度来决定，通常为安装条件，特别是工作端在被测介质中插入的深度来决定，通常为30030020002000mmmm，常用的长常用的长度为度为350350mmmm。第第5页页/共共34页页 (2)(2)绝绝缘缘管管 又又称称绝绝缘缘子子，是是用用于于热热电电极极之之间间及及热热电电极极与与保保护护套套管管之之间间进进行行绝绝缘缘保保护护的的零零件件。形形状状一一般般为为圆圆形形或或椭椭圆圆形形，中中间间开开有有二二个个、四四个个或或六六个个孔孔。偶偶丝丝穿穿孔孔而而过过。材材料
13、料为为粘粘土土质质、高高铝铝质质、刚刚玉玉质质等等，材材料料选选用用视视使使用用的的热热电电偶偶而而定定。在在室室温温下下，绝绝缘缘管管的的绝绝缘缘电电阻阻应在应在5 5MM以上。以上。(3)(3)保保护护套套管管 是是用用来来保保护护热热电电偶偶感感温温元元件件免免受受被被测测介介质质化化学学腐腐蚀蚀和和机机械械损损伤伤的的装装置置。保保护护套套管管应应具具有有耐耐高高温温、耐耐腐腐蚀蚀的的性性能能，要要求求导导热热性性能能好好，气气密密性性好好。其其材材料料有有金金属属、非非金金属属以以及及金金属属陶陶瓷瓷三三大大类类。金金属属材材料料有有铝铝、黄黄铜铜、碳碳钢钢、不不锈锈钢钢等等，其其中
14、中lCrl8Ni9TilCrl8Ni9Ti不不锈锈钢钢是是目目前前热热电电偶偶保保护护套套管管使使用用的的典典型型材材料料。非非金金属属材材料料有有高高铝铝质质(85%-90%(85%-90%A1203)A1203)、刚刚玉玉质质(99(99Al2O3)Al2O3)，使使用用温温度度都都在在13001300以以上上。金金属属陶陶瓷瓷材材料料如如氧氧化化镁镁加加金金属属钼钼，这这种种材材料料使使用用温温度度在在17001700，且且在在高高温温下下有有很很好好的的抗抗氧氧化化能能力力，适适用用于于钢钢水水温温度度的的连连续续测测量量。形形状状一一般般为圆柱形。为圆柱形。(4)(4)接接线线盒盒
15、是是用用来来固固定定接接线线座座和和作作为为连连接接补补偿偿导导线线的的装装置置。根根据据被被测测量量温温度度的的对对象象及及现现场场环环境境条条件件，设设计计有有普普通通式式、防防溅溅式式、防防水水式式和和接接插插座座式式等等四四种种结结构构形形式式。普普通通式式接接线线盒盒无无盖盖，仅仅由由盒盒体体构构成成，其其接接线线座座用用螺螺钉钉固固定定在在盒盒体体上上，适适用用于于环环境境条条件件良良好好、无无腐腐蚀蚀性性气气体体的的现现场场。防防溅溅式式、防防水水式式接接线线盒盒有有盖盖，且且盖盖与与盒盒体体是是由由密密封封圈圈压压紧紧密密封封，适适用用于于雨雨水水能能溅溅到到的的现现场场或或露
16、露天天设设备备现现场场。插插座座式式接接线线盒盒结结构构简简单单、安安装装所所占占空空间间小小，接接线线方方便便，适适用用于需要快速拆卸的环境。于需要快速拆卸的环境。5.1.3.2 5.1.3.2 铠装热电偶的结构铠装热电偶的结构 铠铠装装热热电电偶偶具具有有能能弯弯曲曲、耐耐高高压压、热热响响应应时时间间快快和和坚坚固固耐耐用用等等许许多多优优点点，它它和和工工业业用用装装配配式式热热电电偶偶一一样样，作作为为测测量量温温度度的的变变送送器器，通通常常和和显显示示仪仪表表、记记录录仪仪表表和和电电子子调调节节器器配配套套使使用用，同同时时亦亦可可作作为为装装配配式式热热电电偶偶的的感感温温元
17、元件件。它它可可以以直直接接测测量量名名种种生生产产过过程程中中从从 08000800范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。第第6页页/共共34页页 铠装热电偶的结构原理是由导体、高绝缘氧化镁、外套铠装热电偶的结构原理是由导体、高绝缘氧化镁、外套1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管，经不锈钢保护管，经多次一体拉制而成。铠装热电偶产品主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶组成基本结构，多次一体拉制而成。铠装热电偶产品主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶组成基本结构，并配以各种安装固定装置组成。铠装热电偶分绝缘式和接壳式两种。并配以各种安装固定装置组
18、成。铠装热电偶分绝缘式和接壳式两种。(1)(1)接接壳壳式式 热热电电偶偶的的测测量量端端与与金金属属套套管管接接触触并并焊焊接接在在一一起起。适适用用于于测测量量温温度度高高、压压力力高高、腐蚀性较强的介质。腐蚀性较强的介质。(2)(2)绝绝缘缘式式 热热电电偶偶的的测测量量端端焊焊接接后后填填以以绝绝缘缘材材料料再再与与金金属属套套管管焊焊接接。适适用用范范围围同同接接壳壳式式，特点是偶丝与保护金属套管不接触，具有电气绝缘性能。特点是偶丝与保护金属套管不接触，具有电气绝缘性能。(3)(3)圆接插式圆接插式 金属套管端头部分的直径为原直径的一半，故时间常数更小。金属套管端头部分的直径为原直径
19、的一半，故时间常数更小。(4)(4)扁接插式扁接插式 分为接壳型和绝缘型两种，其时间常数最小，反应速度更快。分为接壳型和绝缘型两种，其时间常数最小，反应速度更快。图图5.1.5常见铠装热电偶的外形结构常见铠装热电偶的外形结构 铠铠装装热热电电偶偶冷冷端端连连接接补补偿偿导导线线的的接接线线盒盒的的结结构构，根根据据不不同同的的使使用用条条件件，有有不不同同的的式式。如如简简易易式式、带带补补偿偿导导线线式式、插插座座式式等等，这这里里不不作作详详细细介介绍绍了了，选选用用时时可可参参考考有有关资料。关资料。由于铠装热电偶具有寿由于铠装热电偶具有寿命长、机械性能好、耐高压、命长、机械性能好、耐高
20、压、可挠性等许多优点，因而深可挠性等许多优点，因而深受欢迎。受欢迎。第第7页页/共共34页页5.2常用热电偶及测温线路常用热电偶及测温线路5.2.1热电偶材料热电偶材料 根根据据金金属属的的热热电电效效应应原原理理，任任意意两两种种不不同同材材料料的的导导体体都都可可以以作作为为热热电电极极组组成成热热电电偶偶，但但在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几方面的条件：在实际应用中，用作热电极的材料应具备如下几方面的条件：(1)(1)温温度度测测量量范范围围广广 要要求求在在规规定定的的温温度度测测量量范范围围内内有有较较高高的的测测量量精精确确度度，有有较较大大的的热热电动势。温度与热电动势
21、的关系是单值函数，最好是呈线性关系。电动势。温度与热电动势的关系是单值函数，最好是呈线性关系。(2)(2)性能稳定性能稳定 要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，均匀性和复现性好。要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，均匀性和复现性好。(3)(3)物物理理化化学学性性能能好好 要要求求在在规规定定的的温温度度测测量量范范围围内内使使用用时时不不产产生生蒸蒸发发现现象象。有有良良好好的的化学稳定性、抗氧化性或抗还原性能。化学稳定性、抗氧化性或抗还原性能。满足上述条件的热电偶材料并不很多。目前我国大量生产和使用、性能符合专业标满足上述条件的热电偶材料并不很多。目前我国大量生产和使用
22、、性能符合专业标准或国家标准并具有统一分度表的热电偶材料称为定型热电偶材料，共有六个品种。它准或国家标准并具有统一分度表的热电偶材料称为定型热电偶材料，共有六个品种。它们分别是：铜们分别是：铜-康铜、镍铬康铜、镍铬-考铜、镍铬考铜、镍铬-镍硅、镍铬镍硅、镍铬-镍铝、铂铑镍铝、铂铑10-铂及铂铑铂及铂铑30-铂铑铂铑6。其。其中镍铬中镍铬-考铜热电偶材料将逐渐地被淘汰。根据国际电工委员会考铜热电偶材料将逐渐地被淘汰。根据国际电工委员会(IEC)标准的规定，我国标准的规定，我国将发展镍铬将发展镍铬-康铜、铁康铜、铁-康铜热电偶材料。此外，我国还生产一些未定型热电偶材料，如康铜热电偶材料。此外，我国
23、还生产一些未定型热电偶材料，如铂铑铂铑13-铂、铱、铑铂、铱、铑40-铱、钨铼铱、钨铼5-钨铼钨铼26、等等。、等等。第第8页页/共共34页页5.2.2热电偶种类热电偶种类 国国际际电电工工委委员员会会在在19751975年年向向世世界界各各国国推推荐荐七七种种标标准准型型热热电电偶偶。我我国国生生产产的的符符合合IECIEC标标准准的热电偶有六种，分别是：的热电偶有六种，分别是：(1)(1)铂铂铑铑3030-铂铂铑铑6 6热热电电偶偶 这这种种热热电电偶偶分分度度号号为为“B B”。它它的的正正极极是是铂铂铑铑丝丝(铂铂70%70%，铑铑30%)30%)，负负极极也也是是铂铂铑铑丝丝(铂铂9
24、4%94%，铑铑6%)6%)，故故俗俗称称双双铂铂铑铑。测测温温范范围围为为0170001700。其其特特点点是是测测温温上上限限高高，分分度度值值见见表表5-15-1所所示示 。在在冶冶金金反反应应、钢钢水水测测量量等等高高温温领领域域中中得得到到了了广广泛泛的应用。的应用。(2)铂铑铂铑10-铂热电偶铂热电偶这种热电偶分度号为这种热电偶分度号为“S”。它的正极是铂铑丝它的正极是铂铑丝(铂铂90%，铑，铑l0%)，负极是纯铂丝。测温范围为负极是纯铂丝。测温范围为01700。其特点是热电性能稳定，抗氧化性强，宜。其特点是热电性能稳定，抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中工作。由于精度高，故国际温
25、标中规定它为在氧化性、惰性气氛中工作。由于精度高，故国际温标中规定它为630.741064.43温温度范围内复现温标的标准仪器。常用作标准热电偶或用于高温测量，分度值见度范围内复现温标的标准仪器。常用作标准热电偶或用于高温测量，分度值见表表5-2所示。所示。(3)(3)镍镍铬铬-镍镍硅硅热热电电偶偶 这这种种热热电电偶偶分分度度号号为为“K K”。它它的的正正极极是是镍镍铬铬合合金金(镍镍90.5%90.5%，铬铬9.5%)9.5%)，负负极极为为镍镍硅硅(镍镍97.5%97.5%，硅硅2.5%)2.5%)。测测温温范范围围为为-200+1300-200+1300。其其特特点点是是测测温温范范
26、围围很很宽宽、热热电电动动势势与与温温度度关关系系近近似似线线性性、热热电电动动势势大大及及价价格格低低。缺缺点点是是热热电电动动势势的的稳稳定定性性较较B B型或型或S S型热电偶差，且负极有明显的导磁性，分度值见型热电偶差，且负极有明显的导磁性，分度值见表表5-35-3所示。所示。(4)(4)镍镍铬铬-康康铜铜热热电电偶偶 这这种种热热电电偶偶分分度度号号为为“E E”。它它的的正正极极是是镍镍铬铬合合金金，负负极极是是铜铜镍镍合合金金(铜铜55%55%，镍镍45%)45%)。测测温温范范围围为为-200+1000-200+1000。其其特特点点是是热热电电动动势势较较其其他他常常用用热热
27、电电偶偶大。适宜在氧化性或惰性气氛中工作，分度值见大。适宜在氧化性或惰性气氛中工作，分度值见表表5-45-4所示。所示。(5)(5)铁铁-康康铜铜热热电电偶偶 这这种种热热电电偶偶分分度度号号为为“J J”。它它的的正正极极是是铁铁，负负极极是是铜铜镍镍合合金金。测测温温范范围围为为-200+1300-200+1300。其其特特点点是是价价格格便便宜宜，热热电电动动势势较较大大，仅仅次次于于E E型型热热电电偶偶。缺缺点点是铁极易氧化，分度值见是铁极易氧化，分度值见表表5-55-5所示。所示。第第9页页/共共34页页(6)铜铜-康铜热电偶康铜热电偶这种热电偶分度号为这种热电偶分度号为“T”。它
28、的正极是铜，负极是铜镍合金。测温范它的正极是铜，负极是铜镍合金。测温范围为围为-200+400。特点是精度高，在。特点是精度高，在0-200范围内，可制成标准热电偶，准确度可达土范围内，可制成标准热电偶，准确度可达土0.1。缺点是铜极易氧化，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过。缺点是铜极易氧化，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300，分度值见，分度值见表表5-6所示。所示。最最后后要要说说明明的的是是，IECIEC公公布布的的标标准准型型热热电电偶偶中中，还还有有铂铂铑铑1313-铂铂，分分度度号号为为“R R”。因因在在国国际际上上只有少数国家采用，且其温度范围与铂铑只有少数国家采用，
29、且其温度范围与铂铑1010-铂重合，所以我国不准备发展这个品种。铂重合，所以我国不准备发展这个品种。5.2.2.25.2.2.2非标准型热电偶非标准型热电偶 非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。铂铂铑铑系系热热电电偶偶有有铂铂铑铑2020-铂铂铑铑5 5、铂铂铑铑4040-铂铂铑铑2020等等一一些些种种类类，其其共共同同的的特特点点是是性性能能稳稳定定，适适用用于于各各种种高高温温测测量量。铱铱铑铑系系热热电电偶偶有有铱铱铑铑4040-铱铱、铱铱铑铑6060-铱铱。这这类类热热电电偶偶长长期期使使用用的的测测温温范范围围在在20
30、002000以以下下，且且热热电电动动势势与与温温度度关关系系线线性性好好。钨钨铼铼系系热热电电偶偶有有钨钨铼铼3 3-钨钨铼铼2525、钨钨铼铼5 5-钨钨铼铼2020等等种种类类。它它的的最最高高使使用用温温度度受受绝绝缘缘材材料料的的限限制制，目目前前可可使使用用到到25002500左左右右。主主要要用用于于钢钢水水连连续续测测温温、反应堆测温等场合。反应堆测温等场合。5.2.2.3 5.2.2.3 工业热电偶简介工业热电偶简介(1 1）装配式热电偶）装配式热电偶 A A、主要技术参数主要技术参数 测量范围：热电偶能准确测出温度的范围，即工作温度有效范围。测量范围：热电偶能准确测出温度的
31、范围，即工作温度有效范围。基本误差限：能允许的测温误差范围。基本误差限：能允许的测温误差范围。热电偶时间常数：也称热惰性，指被测介质从某一温度跃迁到另一温度时，热电偶测量端热电偶时间常数：也称热惰性，指被测介质从某一温度跃迁到另一温度时，热电偶测量端的温度上升到整个跃迁的的温度上升到整个跃迁的63.2%63.2%所需的时间，见所需的时间，见表表5-75-7所示。所示。热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。热电偶最小插入深度：应不小于其保护套管外径的热电偶最小插入深度：应不小于其保护套管外径的810
32、810倍（特殊产品例外）。倍（特殊产品例外）。第第10页页/共共34页页 绝绝缘缘电电阻阻：当当周周围围空空气气温温度度为为15153535，相相对对湿湿度度80%80%时时绝绝缘缘电电阻阻55兆兆欧欧（电电压压100100V V）。具具有有防防溅溅式式接接线线盒盒的的热热电电偶偶，当当相相对对温温度度为为93 93 3 3 时时，绝绝缘缘电电阻阻0.50.5兆兆欧欧（电电压压100100V V）。高高温温下下的的绝绝缘缘电电阻阻：热热电电偶偶在在高高温温下下，其其热热电电极极（包包括括双双支支式式）与与保保护护管管以以及及双双支热电极之间的绝缘电阻（按每米计）应大于表支热电极之间的绝缘电阻（
33、按每米计）应大于表5-8规定的值。规定的值。B B、热电偶型号命名如图热电偶型号命名如图5.2.15.2.1所示。所示。图图52.1热电偶型号命名示例图热电偶型号命名示例图（2 2）铠装热电偶）铠装热电偶 铠铠装装热热电电偶偶的的工工作作原原理理是是，两两种种不不同同成成份份的的导导体体两两端端经经焊焊接接，形形成成回回路路，直直接接测测温温端端叫叫工工作作端端，接接线线端端子子端端叫叫冷冷端端，也也称称参参比比端端。当当工工作作端端和和参参比比端端存存在在温温差差时时，就就会会在在回回路路中中产产生生热热电电流流，接接上上显显示示仪仪表表，仪仪表表上上就就会会指指示示出出热热电电偶所产生的热
34、电动势的对应温度值。偶所产生的热电动势的对应温度值。铠铠装装热热电电偶偶的的热热电电动动势势将将随随着着测测量量端端温温度度升升高高而而增增长长，热热电电动动势势的的大大小小只只和和热热电电偶偶导导体体材材质质以以及及两两端端温温差差有有关关，和和热热电电极极的的长长度度、直直径径无无关。关。铠铠装装热热电电偶偶热热响响应应时时间间：在在温温度度出出现现阶阶跃跃变变化化时时，热热电电偶偶的的输输出出变变化化至至相相当当于于该该阶阶跃跃变变化化的的50%50%所所得得的的时时间间称称为为热热响响应应时时间间，用用0.50.5表表示示。绝绝缘缘电电阻阻：当当周周围围空空气气温温度度为为201.5，
35、相相对对湿湿度度不不大大于于80%时时，绝绝缘缘型型铠铠装装热热电电偶偶的的偶偶丝丝与外套管之间的绝缘电阻值应符合与外套管之间的绝缘电阻值应符合表表5-9的规定。的规定。第第11页页/共共34页页 可挠度：铠装热电偶的可挠曲率半径不小于其外径的可挠度：铠装热电偶的可挠曲率半径不小于其外径的5 5倍。倍。（3 3）耐磨热电偶）耐磨热电偶 在在某某些些特特殊殊场场合合，如如化化工工厂厂、冶冶炼炼厂厂、发发电电厂厂、水水泥泥厂厂等等，用用普普通通热热电电偶偶、热热电电阻阻就就极极易易损损坏坏。因因此此，在在这这些些场场合合就就必必须须采采用用耐耐磨磨热热电电偶偶。该该热热电电偶偶特特别别适适用用硫硫
36、化化床床、磨磨煤煤机机出出口口，一一次次，二二次次风风煤煤及及水水泥泥行行业业测测温温。特特征征：耐耐磨磨，同同时时耐耐冲冲刷刷，耐耐腐腐蚀蚀；寿寿命命长长，高温下可使用高温下可使用6 6个月以上，低温下可使用个月以上，低温下可使用8 8个月以上。个月以上。（4 4）防爆热电偶）防爆热电偶 工工业业用用隔隔爆爆热热电电偶偶是是一一种种温温度度传传感感器器，在在化化学学工工业业自自控控系系统统中中应应用用极极广广，通通过过温温度度传传感感器器，可可将将控控制制对对象象的的温温度度参参数数变变成成电电信信号号，传传递递给给显显示示、记记录录和和调调节节仪仪，对对系系统统施施行行检检测、测、调节和控
37、制。调节和控制。在在化化工工厂厂，生生产产现现场场常常伴伴有有各各种种易易燃燃、易易爆爆等等化化学学气气体体、蒸蒸汽汽，如如果果使使用用普普通通的的热热电电偶偶非非常常不不安安全全，极极易易引引起起环环境境气气体体爆爆炸炸。因因此此，在在这这些些场场合合必必须须使使用用隔隔爆爆热热电电偶偶作作温温度度传感器，传感器，工工作作原原理理：如如果果由由两两种种不不同同成成份份的的均均质质导导体体(热热电电极极)组组成成闭闭合合回回路路,当当两两端端存存在在温温度度梯梯度时度时,回路中就有电流通过回路中就有电流通过,那么两端之间就存在热电势。那么两端之间就存在热电势。防防爆爆原原理理：利利用用间间隙隙
38、隔隔爆爆原原理理，设设计计具具有有足足够够强强度度的的接接线线盒盒等等部部件件，将将所所有有会会产产生生火火花花、电电弧弧和和危危险险温温度度的的零零部部件件都都密密封封在在接接线线盒盒内内，当当腔腔内内发发生生爆爆炸炸时时，能能通通过过接接合合面面间间隙隙熄熄 火和冷却，使爆炸后的火焰和温度不传到腔外。火和冷却，使爆炸后的火焰和温度不传到腔外。除以上介绍的常见热电偶之外，目前工业上广为应用的还有多点热电偶、吹气热电除以上介绍的常见热电偶之外，目前工业上广为应用的还有多点热电偶、吹气热电偶、高温防腐热电偶、微细铠装热电偶、压簧固定热电偶、多点隔爆热电偶、高温高压偶、高温防腐热电偶、微细铠装热电
39、偶、压簧固定热电偶、多点隔爆热电偶、高温高压热电偶、快速热电偶等种类，读者感兴趣的话可以自行查阅这方面的资料。热电偶、快速热电偶等种类，读者感兴趣的话可以自行查阅这方面的资料。第第12页页/共共34页页5.2.3热电偶的冷端补偿方法热电偶的冷端补偿方法 从从热热电电效效应应的的原原理理可可知知，热热电电偶偶产产生生的的热热电电动动势势与与两两端端温温度度有有关关。只只有有将将冷冷端端的的温温度度恒恒定定，热热电电动动势势才才是是热热端端温温度度的的单单值值函函数数。由由于于热热电电偶偶分分度度表表是是以以冷冷端端温温度度为为0 0时时作作出出的的，因因此此在在使使用用时时要要正正确确反反映映热
40、热端端温温度度(被被测测温温度度)，最最好好设设法法使使冷冷端端温温度度恒恒为为0 0。但但在在实实际际应应用用中中，热热电电偶偶的的冷冷端端通通常常靠靠近近被被测测对对象象，且且受受到到周周围围环环境境温温度度的的影影响响，其其温温度度不不是是恒恒定定不不变变的的。为为此，必须采取一些相应的措施进行补偿或修正，常用的方法有以下几种：此，必须采取一些相应的措施进行补偿或修正，常用的方法有以下几种：5.2.3.1 5.2.3.1 冷端恒温法冷端恒温法 A A、0 0恒温器恒温器 将将热热电电偶偶的的冷冷端端置置于于温温度度为为0 0的的恒恒温温器器内内(如如冰冰水水混混合合物物)，使使冷冷端端温
41、温度度处处于于0 0。这这种种装装置通常用于实验室或精密的温度测量。置通常用于实验室或精密的温度测量。B B、其他恒温器其他恒温器 将将热热电电偶偶的的冷冷端端置置于于各各种种恒恒温温器器内内，使使之之保保持持温温度度恒恒定定，避避免免由由于于环环境境温温度度的的波波动动而而引引入入误误差差。这这类类恒恒温温器器可可以以是是盛盛有有变变压压器器油油的的容容器器，利利用用变变压压器器油油的的热热惰惰性性恒恒温温；也也可可以以是是电电加加热的恒温器。这类恒温器的温度不为热的恒温器。这类恒温器的温度不为0 0，故最后还需对热电偶进行冷端温度修正。，故最后还需对热电偶进行冷端温度修正。5.2.3.2
42、5.2.3.2 补偿导线法补偿导线法 热热电电偶偶由由于于受受到到材材料料价价格格的的限限制制不不可可能能做做得得很很长长，而而要要使使其其冷冷端端不不受受测测温温对对象象的的温温度度影影响响，必必须须使使冷冷端端远远离离温温度度对对象象，采采用用补补偿偿导导线线就就可可以以做做到到这这一一点点。所所谓谓补补偿偿导导线线，实实际际上上是是一一对对材材料料化化学学成成分分不不同同的的导导线线，在在0 0150150温温度度范范围围内内与与配配接接的的热热电电偶偶有有一一致致的的热热电电特特性性，但但价价格格相相对对要要便便宜宜。若若我我们们利利用用补补偿偿导导线线，将将热热电电偶偶的的冷冷端端延
43、延伸伸到到温温度度恒恒定定的的场场所所(如如仪仪表表室室)，其其实实质质是是相相当当于于将将热热电电极极延延长长。根根据据中中间间温温度度定定律律，只只要要热热电电偶偶和和补补偿偿导导线线的的二二个个接接点点温温度度一致，是不会影响热电动势输出的。下面举例说明补偿导线的作用。一致，是不会影响热电动势输出的。下面举例说明补偿导线的作用。第第13页页/共共34页页 采采用用镍镍铬铬-镍镍硅硅热热电电偶偶测测量量炉炉温温。热热端端温温度度为为800800，冷冷端端温温度度为为5050。为为了了进进行行炉炉温温的的调调节节及及显显示示，必必须须将将热热电电偶偶产产生生的的热热电电动动势势信信号号送送到
44、到仪仪表表室室，仪仪表表室室的的环环境境温温度度恒恒为为2020。首首先先由由镍镍铬铬-镍镍硅硅热热电电偶偶分分度度表表查查出出它它在在冷冷端端温温度度为为0 0，热热端端温温度度为为800800时时的的热热电电动动势势为为E(800E(800，0)0)33.275mV33.275mV；热热端端温温度度为为5050时时的的热热电电动动势势为为E(50E(50，0)0)2.023mV2.023mV；热热端端温温度为度为2020时的热电动势为时的热电动势为E(20E(20，0)=0.798mV0)=0.798mV。如如果果热热电电偶偶与与仪仪表表之之间间直直接接用用铜铜导导线线连连接接，根根据据中
45、中间间导导体体定定律律，输输入入仪仪表表的的热热电电动动势势为为：E(800E(800，50)=E(80050)=E(800，0)-E(500)-E(50，0)=(33.277-2.022)mV=31.255mV(0)=(33.277-2.022)mV=31.255mV(相当于相当于751751)。如如果果热热电电偶偶与与仪仪表表之之间间用用补补偿偿导导线线连连接接，相相当当于于将将热热电电偶偶延延伸伸到到仪仪表表室室，输输入入仪仪表表的的热热电电动动势势为为：E(800E(800，20)=E(80020)=E(800，0)-E(200)-E(20，0)=(33.277-0.798)mV=32
46、.479mV(0)=(33.277-0.798)mV=32.479mV(相相当当于于781781)。与炉内的真实温度相差分别为：与炉内的真实温度相差分别为：751751-800-800=-49=-49781781-800-800=-19=-19 可见，补偿导线的作用是很明显的。可见，补偿导线的作用是很明显的。补偿导线的类型见补偿导线的类型见表表5-10。表中，。表中，I类型通常是和所配用热电极相同的合金；类型通常是和所配用热电极相同的合金；类型通类型通常是和所配热电极不相同的合金。常是和所配热电极不相同的合金。补补偿偿导导线线型型号号按按产产品品品品种种划划分分为为：SCSC、KCKC、KXK
47、X、EXEX、JXJX、TXTX等等，具具体体见见表表5-115-11所所示示。补补偿导线的等级标志见偿导线的等级标志见表表5-125-12所示。所示。其其中中：a.a.型型号号头头一一个个字字母母与与配配用用热热电电偶偶的的分分度度号号相相对对应应。b.b.字字母母“X X”表表示示延延伸伸型型补补偿偿导导线。线。c.c.字母字母“C C”表示补偿型补偿导线。表示补偿型补偿导线。第第14页页/共共34页页 补偿导线技术数据：补偿导线技术数据：a.热电动势及允差值见热电动势及允差值见表表5-13所示：所示：b.b.补偿导线的防潮试验的绝缘电阻在补偿导线的防潮试验的绝缘电阻在4040水中水中24
48、24h h后不大于（后不大于（1010m m）25M25M。c.c.补补偿偿导导线线耐耐热热老老化化温温度度在在20052005，2424h h前前后后进进行行5 5倍倍外外径径卷卷绕绕试试验验，经经电电压压500500V/1minV/1min亦不击穿。亦不击穿。d.d.补偿导线技术依据符合补偿导线技术依据符合IEC584-3IEC584-3标准，普通的符合标准，普通的符合 GB4989-85GB4989-85标准。标准。5.2.3.3 5.2.3.3 计算修正法计算修正法 上上述述两两种种方方法法解解决决了了一一个个问问题题，即即设设法法使使热热电电偶偶的的冷冷端端温温度度恒恒定定。但但是是
49、，冷冷端端温温度度并并非非一一定定为为0 0，所所以以测测出出的的热热电电动动势势还还是是不不能能正正确确反反映映热热端端的的实实际际温温度度。为为此此，必必须须对对温度进行修正。修正公式如下温度进行修正。修正公式如下 (5-2-1)(5-2-1)式式中中，E EABAB(t(t，t t0 0)为为热热电电偶偶热热端端温温度度为为t t，冷冷端端温温度度为为0 0时时的的热热电电动动势势；E EABAB(t(t，t t1 1)为为热热电电偶偶热热端端温温度度为为t t，冷冷端端温温度度为为t t1 1时时的的热热电电动动势势；E EABAB(t(t1 1，t t0 0)为为热热电电偶偶热热端端
50、温温度度为为t t1 1，冷冷端温度为端温度为0 0时的热电动势。时的热电动势。例例如如，用用镍镍铬铬-镍镍硅硅热热电电偶偶测测炉炉温温，当当冷冷端端温温度度为为3030 (且且为为恒恒定定时时)，测测出出热热端端温温度度为为t t时的热电动势为时的热电动势为39.1739.17mVmV，求炉子的真实温度。求炉子的真实温度。由镍铬由镍铬-镍硅热电偶分度表查出镍硅热电偶分度表查出E(30E(30，0)=1.203mV0)=1.203mV根据式根据式(5-2-1)(5-2-1)计算出计算出 再通过分度表查出其对应的实际温度为：再通过分度表查出其对应的实际温度为：t=977t=977第第15页页/共