热电偶基础知识介绍资料
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热电偶的基础知识常用热电偶分度号有S、B、K、E、T、J等,这些都是标准化热电偶。
其中K型也即镍铬-镍硅热电偶,它是一种能测量较高温度的廉价热偶。
由于这种合金具有较好的高温抗氧化性,可适用于氧化性或中性介质中。
它可长期测量1000度的高温,短期可测到1200度。
它不能用于还原性介质中,否则,很快腐蚀,在此情况下只能用于500度以下的测量。
它比S型热偶要便宜很多,它的重复性很好,产生的热电势大,因而灵敏度很高,而且它的线性很好。
虽然其测量精度略低,但完全能满足工业测温要求,所以它是工业上最常用的热电偶。
概述:作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。
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。
热电偶的基本构造: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。
热电偶(C)”号长期短期S16001600Γ柏钝30粕然60.5YOO1800K锲硅N镁铭畦镁羟__________ 215 ____________ 110012003.2 ___ 120013001・2550650 E懈桐镁 2 __________ 650750_32 ______________J50然0桐镁桐堞S型热电偶知识S型热电偶(粕铐Io-柏热电偶)粕铐104白热电偶(S型热电偶)为贵金属热电偶。
偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.02mm,其正极(SP)的名义化学成分为铀铐合金,其中含铐为10%,含钠为90%,负极(SN)为纯粕,故俗称单粕铐热电偶。
该热电偶长期最高使用温度为130(ΓC,短期最高使用温度为1600o C o粕铐Io-粕热电偶优点是准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。
它的物理,化学性能良好,热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好,适用于氧化性和惰性气氛中。
由于S型热电偶具有优良的综合性能,符合国际使用温标的S型热电偶,长期以来曾作为国际温标的内插仪器,〃ITS-90〃虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器,但国际温度咨询委员会(CCT)认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。
S型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。
热电偶补偿导线详解1结构及定义热电偶补偿导线简称补偿导线,通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套、屏蔽层组成。
在一定温度范围内(包括常温)、具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线,用它们连接热电偶与测量装置,以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。
热电偶与测量装置之间使用补偿导线,其优点有二:L改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能,采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的挠性,是接线方便,也可调节线路电阻或屏蔽外界干扰;2.降低测量线路成本,当热电偶与测量装置距离很远,使用补偿导线可以节省大量的热电偶材料,特别是使用贵金属热电偶时,经济效益更为明显。
K型热电偶规格参数及使用一、热电偶基础知识热电偶是温度测量中应用最普遍的测温器件,它的特点是测温范围宽,性能稳定,有足够的测量精度,能够满足工业过程温度测量的需要。
结构简单,动态响应好;输出为电信号,可以远传,便于集中检测和自动控制。
热电偶的测温原理基于热电效应。
将两种不同的导体或半导体连成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势,这种现象即是热电效应,又称赛北克效应。
热电偶的要求:(1)在测温范围内热电偶性能稳定,不随时间和被测对象而变化;(2)在测温范围内物理化学性能稳定,不易氧化和腐蚀,耐辐射;(3)所组成的热电偶要有足够的灵敏度,热电势随温度的变化率要足够大;(4)热电特性接近单值线性或近似线性;(5)电导率高,电阻温度系数小;(6)机械性能好,机械强度高,材质均匀;工艺性好,易加工,复制性好,制造工艺简单,价格便宜。
目前市面上流行的主要有8种常用热电偶以及测高温的钨铼热电偶(0〜2300°C),综合考虑上述热电偶,只有K型热电偶比较适合大规模的工业现场应用。
K型热电偶是由镍铬-镍硅(铝)双金属组成的,其中镍铬为正极,镍硅(铝)为负极。
K型热电偶的测温范围为-270〜1300C之间,适用于氧气气氛中,稳定性属于中等程度。
K型热电偶性能稳定,产生的热电势大,热电特性线性好,复现性好,高温下抗氧化能力强,耐辐射,使用范围宽,应用广泛。
本资料所说的温度极限就是最高的温度值,K型热电偶各种规格尺寸导线的最高温度如下表所示:这个表举出各类热电偶和导线尺寸的推荐温度上限。
这些温度上限应用于有防护的热电偶,即有普通封闭端保护套管的热电偶,不用于具有压制矿物质氧化物绝缘体的套装热电偶。
一般在实际应用中,会有超过推荐温度极限的情况。
同样,在推荐温度极限内应用而没有得到满意寿命的情况也是有的。
但是,总的说来,当导线在列举的温度范围内连续工作时,能保证热电偶有满意的寿命。
K类热电偶适宜在温度高达1260°C的氧化性或惰性气氛中连续使用,因为它们的抗氧化特性要比其它金属热电偶好。
热电偶的基本知识热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是:∙测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
∙测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
∙构造简单,使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图1所示。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
图1 热电偶工作原理图如图1所示,热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起,置于温度为t的被测介中称为自由端,放在温度为t0的恒定温度下。
当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得温度值。
热电偶两端的热电势差可以用下式表示:式中:E t-热电偶的热电势;e AB(t)-温度为t时工作端的热电势;e AB(t0)-温度为t0时自由端的热电势当自由端温度t0恒定时,热电势只与工作端的温度有关,即E t=f(t)。
当组成热电偶的热电极的材料均匀时,其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关,只与热电极材料的成分及两端的温度有关,因此,用各种不同的导体或半导体材料可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。
二、热电偶的种类常用热电偶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。
热电偶的基本知识热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是:•测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
•测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
•构造简单,使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图1所示。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
图1 热电偶工作原理图如图1所示,热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起,置于温度为t的被测介中称为自由端,放在温度为t0的恒定温度下。
当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,将热电势送入显示仪表进行指示或记录,或送入微机进行处理,即可获得温度值。
热电偶两端的热电势差可以用下式表示:式中:E t-热电偶的热电势;e AB(t)-温度为t时工作端的热电势;e AB(t0)-温度为t0时自由端的热电势当自由端温度t0恒定时,热电势只与工作端的温度有关,即E t=f(t)。
当组成热电偶的热电极的材料均匀时,其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关,只与热电极材料的成分及两端的温度有关,因此,用各种不同的导体或半导体材料可做成各种用途的热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。
二、热电偶的种类常用热电偶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。
镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(分度号为K)该种热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金(KP),负极为含硅3%的镍硅合金(KN)。
它的负极亲磁,依据此特性,用磁铁可以很方便地鉴别出热电偶的正负极。
它的特点是,使用温度范围宽,高温下性能稳定,热电动势与温度的关系近似线性,价格便宜,因此,它是目前用量最大的一种热电偶。
K型热电偶适于在氧化性及惰性气氛中连续使用。
短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃。
经过选择后优质K型热电偶可以作为标准,用以分度工作用镍铬-镍硅等贱金属热电偶。
在这种热电偶的两极添加金属钇及镁等元素,抗氧化性能可进一步提高,最高使用温度可达到1300℃。
为了充分发挥贱金属价格便宜的优点,在同一测温场所中,可多安装几支热电偶,利用其灵敏度高和热电特性近似线性的特点,达到准确测量的目的。
我国已经基本上用镍铬—镍硅热电偶取代了镍铬—镍铝热电偶。
国外仍然使用镍铬—镍铝热电偶。
两种热电偶的化学成分虽然不同,但其热电特性相同,使用同一分度表。
K型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶。
不适宜在真空、含碳、含硫气氛及氧化与还原交替的气氛下裸丝使用。
当氧分压较低时,镍铬极中的铬将则优氧化(也称绿蚀),使热电动势发生很大变化。
但金属气体对其影响较小。
因此,多采用金属制热电偶保护管。
K型热电偶有以下缺点:1、热电动势的高温稳定性较N型热电偶及贵金属热电偶差。
在较高温度下,往往因氧化而损坏。
在氧化性气氛中,直径3.2mm的K型热电偶,在1100℃,1200℃下经650h左右,均超过0.75级允许误差;但N型热电偶在相同条件下,经过1000h,其热电动势的最大变化为96.6μV(2.6℃)。
在1250℃下经过1000h后仍未超差。
2、在250~550℃范围内短期热循环稳定性不好,即使在同一温度点上,在升降温过程中其热电动势值也不一样,其差值可达2~5℃。
3、K型热电偶的负极,在150~200℃范围内要发生磁性转变,致使在室温至230℃范围内,分度值往往偏离分度表,尤其在磁场中使用时,常出现与时间无关的热电动势干扰。
重庆市大正温度仪表有限公司热电偶起源起源:热电偶是使用最普遍的一种温度计,是由两根不同的金属导体构成的电回路,因其采用不同的材料和结构而具有不同的使用性能。
热电偶起源于1821年塞贝克(T.J.Seebeck)发现的热电效应,1826年贝克雷尔(A.C.Becquerel)开始应用金属的热电效应来测量温度,并做成了最简易的热电偶温度计。
因此,热电偶距今已有180多年的历史。
标准化:热电偶因为进行了标准化才具有互换性和通用性,标准化为热电偶带来了制造和应用技术的不断发展。
我国从1985年起根据IPTS-68国际实用温标,规定了K、E、J、T、S、R、B七种分度号的标准化热电偶。
从1997年起根据ITS-90国际实用温标及IEC584-95国际标准,增加了N分度号热电偶。
钨铼热电偶在上世纪90年代进入实用,现执行行业标准,有C、D两种分度号。
第一代热电偶:热电偶经历了漫长的发展过程,从两根偶丝铰接成测量端依靠空气绝缘来测量温度的原始热电偶,到具有保护套管、焊接测量端和陶瓷绝缘的装配热电偶,我们称为第一代热电偶。
这个阶段走了150年。
第二代热电偶:直到1980年代初,热电偶因绝缘材料的改进才带来了制造和应用技术的重大进步。
采用氧化镁粉绝缘,将构成热电偶的三大基本要素(偶丝、绝缘材料、金属套管)组装成一体,经反复拉拔缩径和退火,将偶丝、绝缘材料、金属套管加工成一体化的细长的不可拆卸的紧密实体(标准名称叫“铠装热电偶电缆”)。
在此基础上,根据需要分剪成不同长度,再制作测量端和接线端,即成为铠装热电偶,我们称为第二代热电偶。
铠装热电偶因其技术性能、质量和成本上的绝对优势,已在大约50%的测温场合取代或改造了装配热电偶。
第三代热电偶:铠装热电偶是在装配热电偶的基础上,结构不变,偶丝和套管材料也不变,因改变绝缘材料的形式而改进了热电偶的制造方法,相应也改进了使用方法和性能,但同时也带来了诸如固定配对精度低、长期使用寿命短等问题。
热电偶知识收集整理第一章热电偶的基础知识1、什么是热电偶所谓热电偶是指由两种不同材质的金属导体构成的温度传感器。
与其他温度计(水银温度计、热敏电阻等)相比较,主要用于工业行业的热电偶具有其特点:①响应速度快。
②可进行-200℃到+1700℃之间大范围的温度测量。
③可对特定点和小空间进行温度测量。
④由于温度信息可检测为电信号(热电动势),信息的处理和分析非常便利。
⑤价格低廉,易购买。
2、热电偶的原理1821年德国科学家塞贝克(T.J Seebeck)发现:当连接两种不同金属,并对两端的接点施加不同温度时,金属之间会产生电压并有电流通过。
这一现象以发现者的名字命名为“塞贝克效应”。
该回路中生成电流的电力被称为热电动势(Thermoelectromotive force),其极性和大小仅由两种导体的材质和两端之间的温度差决定。
塞贝克效应利用前面所说的塞贝克效应,热电偶工作原理为其凭借2种不同金属的接合处(测温接点)T1与热电偶显示仪表接点(基准接点)T0之间的温度差T,从而产生电压。
使用热电偶测量温度时,显示仪表会测量该电压。
热电偶工作原理热电偶显示仪表的测量方式有以下2种。
1、将基准接点设为0℃(冷端补偿),直接读取温度。
2、测量基准接点的气温(基准接点补偿),计入温度差△T。
热电偶显示仪表的测量方式测量时,将冷端维持在0℃非常困难。
通过测量端子周围的温度,将其与以0℃为基准的热电动势相加,可以获得测温接点的温度。
我们称之为基准接点补偿。
3、热电偶的感温部分位于何处?下图是将热电偶插入装有热液体的杯中的示意图。
假设液体内温度为均匀100℃(无温度梯度)。
此时,液体内的热电偶部分不会产生热电动势。
热电动势只产生于存在温度梯度的部分。
由于热电偶的感温部位会产生热电动势,因此该温度梯度部位即为热电偶的感温部位。
热电偶的感温部分位置示意图第二章热电偶的选择1、根据测量温度选择热电偶按照两种金属导体的组合方式可分为以下8大种类。