热电偶的原理及构造.doc

浅谈仪表设备之热电偶作者:李俊明单位:延长中立能源项目技术部摘要: 为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一—热电偶, 与铂热电阻一起, 约占整个温度传感器总量的 60% ,热电偶通常和显示仪表等配套使用,直接测量各种生产过程中-40 ~ 1800 ℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的表面温度。关键词:热电偶原理构成选型安装正文一、热电偶工作原理: 两种不同成份的导体( 称为热电偶丝材或热电极) 两端接合成回路, 当接合点的温度不同时, 在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端), 另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器, 它将热能转换为电能, 用所产生的热电势测量温度, 对于热电偶的热电势,应注意如下几个问题: (1)热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差,而不是热电偶两端温度差的函数; (2 ) 热电偶所产生的热电势的大小, 当热电偶的材料是均匀时, 与热电偶的长度和直径无关,只与热电偶材料的成份和两端的温差有关; (3 ) 当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后, 热电偶热电势的大小, 只与热电偶的温度差有关;若热电偶冷端的温度保持一定,这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。二、热电偶的构成工业测温用的热电偶,其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。 1. 常用热电偶丝材及其性能根据热电偶选用的丝材可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用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, 我国从 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、 R、B、K、N、T、J、E、( 即分度号)八种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 a) 铂铑 10 -铂热电偶(分度号为S,也称为单铂铑热电偶) 该热电偶的正极成份为含铑 10% 的铂铑合金,负极为纯铂;它的特点是: (1)热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达 1300 ℃,超达 1400 ℃时,即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶,使晶粒粗大而断裂; (2 ) 精度高, 它是在所有热电偶中, 准确度等级最高的, 通常用作标准或测量较高的温度; (3)使用范围较广,均匀性及互换性好; (4 ) 主要缺点有: 微分热电势较小, 因而灵敏度较低; 价格较贵, 机械强度低, 不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。 b) 铂铑 13 -铂热电偶(分度号为R,也称为单铂铑热电偶) 该热电偶的正极为含 13% 的铂铑合金,负极为纯铂,同 S 型相比,它的电势率大 15% 左右, 其它性能几乎相同,该种热电偶在日本产业界,作为高温热电偶用得最多,而在中国,则用得较少; c) 铂铑 30 -铂铑 6 热电偶(分度号为B,也称为双铂铑热电偶) 该热电偶的正极是含铑 30% 的铂铑合金, 负极为含铑 6% 的铂铑合金, 在室温下,