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热电偶

2009/5/7

http://www.acctronics.com

热电偶介绍

什么是热电偶？

热电偶是一种测量温度的传感器，它是由两种不同成份的导体两端经焊接而成形成回路。热电偶的热电动势的升高和降低跟温度有关。热电偶合金通常可作为导线。

热电偶有哪些不同的种类呢?

热电偶的不同是由不同金属或不同校准而造成的。四种*常见的分度号为J、K、T、E。还有耐高温的分度号R、S、C和GB。影响热电偶的耐热温度和环境温度的*大因素是电偶线的直径。所以，一个非常薄的热电偶可能无法充分达到它的耐热温度。

如何选择合适的热电偶？

因为热电偶可以在一个相对比较宽阔的温度范围内测量，所以它经常被用于工业上。下列标准可用于选择热电偶：

l 温度范围

l 热电偶的耐化学性或护套材料

l 磨损和振动阻力

l 安装要求（可能需要和现有设备相匹配）。

如何选择铠装热电偶

铠装热电偶的热端的形式有绝缘型、接地型和露端型三种。接地型热电偶测温接点接在保护管前端，保护套和热电偶之间导通，测温反应快。非接地型热电偶的保护套和热电偶之间绝缘，反应比接地型的差。但非接地型热电偶提供了电气隔离（见下表）。

常温绝缘电阻非接地型热电偶
标准护套直径	允许施加的 *小直流电压	*小绝缘阻抗
小于0.90毫米（0.03英寸）	50V	100MΩ
0.80-1.5毫米（0.030-0.059英寸）	50V	500MΩ
大于1.5毫米（0.059英寸）	500V	1000MΩ

露端型的热电偶裸露于周围环境中，反应速度是*快的，但只限于在干燥，无腐蚀性的，不加压的情况下使用。

关于 响应时间

在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的63.2%所需要的时间称为热响应时间。传感器需要五个时间常数才能完成一次接近100 %的阶跃变化值。露端型热电偶是响应*快的。此外，护套直径越小，反应越快，但*高耐热温度可能会降低。因此，铠装热电偶有时可能无法达到它的*高耐热温度。

材料	*高温度	气体环境
材料	*高温度	氧气	氢气	真空	惰性气体
304不锈钢	900°C(1650°F)	很好	好	很好	很好
铬镍铁合金600	1148°C(2100°F)	很好	好	很好	很好

热电偶的温度范围和*小误差

下表显示了J、K、E和T型热电偶的温度范围和**度

温度测量范围
校准	温度范围	一般误差	特殊精度
J	0℃～750℃	大于2.2℃或 0.75%	大于1.1℃或0.4%
K	-200℃～1250℃	大于2.2℃或 0.75%	大于1.1℃或0.4%
E	-200℃～900℃	大于1.7℃或 0.5%	大于1.0℃或0.4%
T	-250℃～350℃	大于1.0℃或 0.75%	大于0.5℃或0.4%

热电偶类型

热电偶丝

是*简单形式的热电偶。它是由两个热电偶丝和一个焊接珠结合在一起。由于珠热电偶是裸露的，所以它有几个应用的局限性。热电偶丝不能在液体中使用，会腐蚀或氧化热电偶合金，金属表面也存在问题。往往金属表面，尤其是管道用于地面电力系统的间接连接可能影响电力系统的热电偶测量。一般情况下，热电偶丝是测量气体温度一个很好的选择。因为它们可以制做得非常小，还提供了非常快速的反应时间。

热电偶探头

是由一根金属管和热电偶丝组成的。它的护套材料有不锈钢和镍。镍比不锈钢更耐高温度，但是，不锈钢往往是优选，因为它有广泛的化学相容性。如果温度非常高，也可用其他的护套材料。热电偶热端有三种不同的式样。接地，非接地和裸露型。接地型热电偶与保护套是导通的，响应时间比较快，但它*容易使电气接地环路。非接地型热电偶与保护套是绝缘的。裸露型热电偶暴露于周围环境中，*适合在空气中测量。



接地	非接地	裸露

表面热电偶

对大部分温度传感器来说，测量固体表面的温度是比较困难的。为了保证测量的准确性，传感器的整个测量区域必须都接触到表面。如果用一个坚硬的传感器测量刚性表面的物体温度是非常困难的。由于热电偶是由软金属制成的，它可以*大程度的与固体表面接触，所以热电偶是表面测量一个很好的选择。热电偶在测量时甚至可以旋转，可以移动。 K型是铬铝材料的。

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