热电偶生产工艺

热电偶和热电阻的区别与识别方法热电偶和热电阻是工业上常用的两种温度传感器，它们在测量温度方面具有很好的性能。

然而，它们的工作原理和特点有很大的区别。

本文将就热电偶和热电阻的区别及识别方法进行详细的介绍，希望能够为大家对这两种传感器有一个更深入的了解。

一、热电偶和热电阻的工作原理1. 热电偶的工作原理热电偶是利用两种不同材料的热电势差产生的原理来测量温度的。

当两种不同金属相接形成闭合回路后，如果两个接头处于不同的温度下，就会在回路中产生一个热电动势，这种现象称为热电效应。

通过测量这个热电动势的大小，就可以确定两个接头处的温度差，从而测量出被测物体的温度。

热电偶的优点是测量范围广，精度高，响应速度快，但是对环境条件和测量电路的影响比较敏感。

2. 热电阻的工作原理热电阻是利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度的。

一般情况下，热电阻的电阻值随温度升高而增大，利用这个特性可以通过测量热电阻的电阻值来确定被测物体的温度。

热电阻的优点是测量精度高，线性好，但是响应速度相对较慢，不适合对温度变化较快的物体进行测量。

二、热电偶和热电阻的区别1. 原理区别热电偶利用热电效应来测量温度，而热电阻利用电阻随温度变化的特性来测量温度，两者的工作原理完全不同。

2. 测量范围区别热电偶的测量范围更广，可以用于测量-200℃至1800℃范围内的温度；而热电阻的测量范围相对较窄，一般在-200℃至600℃之间。

3. 线性特性区别热电偶的温度-电压变化是非线性的，而热电阻的温度-电阻变化是线性的。

4. 响应速度区别热电偶由于其工作原理的特性，响应速度比较快，适合对温度变化较快的物体进行测量；而热电阻的响应速度相对较慢，不适合对温度变化较快的物体进行测量。

5. 环境条件影响区别热电偶对环境条件和测量电路的影响比较敏感，容易受到干扰；而热电阻对环境条件和测量电路的影响相对较小。

6. 价格区别由于其工作原理和特性的不同，热电偶的制作工艺相对较为复杂，成本较高；而热电阻的制作工艺相对简单，成本较低。

导读●一、填空题（每题1分，共20分）●二、判断题（每题1分，共10分）●三、选择题（每题2分，共40分）●四、简答题（每题2分，共20分）●五、开放题（每题5分，共10分）热电偶知识考题一、填空题（20个）：1.热电偶是一种通过利用热电效应测量温度的___________。

答：传感器2.热电偶的测量原理基于___________效应。

答：热电3.热电偶产生的热电动势大小只取决于热电偶材料和两端温度之间的___________。

答：温度差4.常用的热电偶类型包括K型、J型、T型、E型、R型等，其中，K型热电偶的测量范围可达到___________度。

答：13005.热电偶所产生的电势与两端温度差___________成正比。

答：线性6.当一个接口温度小于另一个接口温度时，K型热电偶的电势将___________。

答：正常7.热电偶的响应时间取决于其___________。

答：热惯性8.在热电偶的选型中，需要考虑测量范围、精度、响应时间、材料选择等因素，其中，测量范围主要与热电偶的___________有关。

答：材料9.热电偶的精度等级可分为A、B、C等级，其中，A等级的精度最高可达到±___________度。

答：0.7510.热电偶的两端接口应固定在被测物体表面，且接口间应保证___________接触。

答：良好11.热电偶在检定时常用的方法包括比较法、标准电压法和___________法。

答：差动12.热电偶的测量误差可由多个因素引起，其中包括温度梯度误差、接头温差误差、漏电误差等，这些误差统称为___________误差。

答：系统13.热电偶的电势测量值应进行修正，以考虑___________对测量结果的影响。

答：冷端温度14.热电偶的应用范围广泛，例如在钢铁冶金、航空航天、化工等行业中均有着重要的应用，其中，在高温环境下，K型热电偶应用最为广泛，其可测量范围可达到___________度。

热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温,尽管其作用相同都是测量物体的温度,但是他们的原理与特点却不尽相同.首先,介绍一下热电偶,热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件,他的主要特点就是测量范围宽,性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传4-20mA电信号,便于自动控制和集中控制。

热电偶的测温原理是基于热电效应。

将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势,这种现象称为热电效应,又称为塞贝克效应。

闭合回路中产生的热电势有两种电势组成;温差电势和接触电势。

温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势,不同的导体具有不同的电子密度,所以他们产生的电势也不相同,而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时,因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散,当他们达到一定的平衡后所形成的电势,接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。

目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范,国际上规定热电偶分为八个不同的分度,分别为B,R,S,K,N,E,J和T,其测量温度的最低可测零下2 70摄氏度,最高可达1800摄氏度,其中B,R,S属于铂系列的热电偶,由于铂属于贵重金属,所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。

热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。

普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。

但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线。

不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。

补偿导线又分为补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。

热电偶温度传感器灌封工艺方法赵慧芳;李伟;扈春玲;张蓓;张爽【摘要】使用原有工艺制备的热电偶温度传感器曾多次出现热偶丝断线问题,不能满足发动机高工况、长时间的热试车和飞行环境要求.为了提高传感器的可靠性,采用玻璃灌封工艺,从8-2玻璃粉、无碱玻璃纤维套管的选用和烧结工艺两方面进行研究,确定了合理的工艺参数.利用上述工艺方法生产的传感器无大气泡存在,并经过1950 s的试车考核,传感器未出现断线问题.新的灌封材料、灌封工艺、烧结工艺使传感器具有在强振动条件下可靠工作的特点,提高了传感器的结构可靠性.【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2019(045)003【总页数】5页(P70-74)【关键词】热电偶温度传感器;灌封;8-2玻璃粉;无碱玻璃纤维套管;烧结【作者】赵慧芳;李伟;扈春玲;张蓓;张爽【作者单位】西安航天动力研究所,陕西西安 710100;西安航天动力研究所,陕西西安 710100;西安航天动力研究所,陕西西安 710100;西安航天动力研究所,陕西西安 710100;西安航天动力研究所,陕西西安 710100【正文语种】中文【中图分类】V2610 引言热电偶温度传感器常用于腔体或管路内气体、蒸汽或液体等介质的温度测量[1-2]。

在火箭推进领域，热电偶温度传感器主要为发动机的试车、飞行提供温度测量数据，从而对发动机的状态进行判断[3-5]。

本文的主要研究对象为K型热电偶温度传感器[6-11](以下简称传感器)，该传感器在应用初期质量可靠、性能稳定，但随着试车工况由额定工况的50%提高至105%、试车时间由200 s延长至400 s，传感器便不能很好地适应发动机工作时的强振动力学环境要求，出现热偶丝断线问题。

分析原因，主要是灌封材料未在传感器壳体内部填充致密，气泡缺陷使传感器内部热偶丝不能有效抵抗发动机试车过程中产生的强振动、冲击环境。

解决灌封过程中的气泡缺陷问题一般采用离心脱泡和真空脱泡两种方法[12]。

热电偶的材料、种类及结构1．热电偶材料由热电效应可知，任意两种导体〔或半导体〕都可配成热电偶，但作为实用的测温元件，用做热电极的材料应具备如下几方面的条件：热电性能稳定。

热电势与温度的对应关系不会变动，有较好的均匀性和复现性，便于大批生产和互换。

化学性能稳定，成分均匀。

不易在工作环境下氧化或〔复原〕和腐蚀，不产生蒸发现象。

有足够的灵敏度。

热电势随温度的变化率足够大。

热电势和温度是单值关系，最好为线性或者简单函数关系。

电阻温度系数小，电阻率低。

测量范围广。

要求在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度。

材料机械性能好，材料均匀。

满足上述条件的热电偶材料并不多。

一般来说，纯金属的容易复制，但是其热电势较小，平均为2021V/°C。

非金属材料的热电势较大，可达100 µV/°C。

但是复制性、稳定性、机械性能差因此使用受到很大限制。

合金材料介于两者之间。

因而要根据具体情况采用不同材料。

目前，我国大量生产和使用的是性能符合专业标准或国家标准并具有统一分度表的标准热电偶。

2．热电偶种类〔1〕标准型热电偶所谓标准型热电偶是指制造工艺比拟成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入工业标准化文件中的热电偶。

由于标准化文件对同一型号的标准型热电偶规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，故同一型号的标准型热电偶互换性好，具有统一的分度表，并有与其配套的显示仪表可供选用。

国际电工委员会〔IEC〕1975年向世界各国推荐了R、S、B、E、K、J、T等7种标准型热电偶。

我国从1988年1月1日起，热电偶全部按IEC国际标准生产，如表所示。

在热电偶的名称中，正极写在前面，负极写在后面。

表热电偶特性表m；用贵重金属做成的偶丝，直径一般为～ mm。

偶丝的长度由工作端插入在被测介质中的深度来决定，通常为300～2 000 mm，常用的长度为350 mm。

②绝缘管：又称绝缘子，是用于防止热电极之间及热电极与保护套之间互相短路而进行绝缘保护的零件。

浅析铠装热电偶及其生产工艺摘要：铠装热电偶作为温度传感器，其在工业温度测量中应用最广泛，为适应极端恶劣的环境，本文通过介绍铠装热电偶生产工艺、结构，尤其是对外层金属套管的材料进行改进，从而提高热电偶的耐腐蚀性，延长使用寿命。

关键词：铠装热电偶、信号、热电极、热电势1、技术背景热电偶在套入到金属外壳内前需要在导体表面包裹绝缘层，通常采用挤塑的方式在导体表面裹上绝缘层，因此需要对挤出机的挤出量做控制，挤出机的挤出量与挤出机的投料量相关，挤出机的投料不匀使挤出机的挤出量难以控制，极易造成原料浪费情况。

而且，对于一些极端恶劣的高温腐蚀环境，铠装热电偶的使用寿命较短，不能满足极端恶劣的高温腐蚀环境下的工业生产需要。

2、铠装热电偶的生产工艺步骤一：将导线绕设于输送机构上，利用铠装热电偶加工设备在导线表面裹上绝缘层，将裹好绝缘层的导线装入外层金属套管内。

外层金属套管材料采用钴基合金材料，并加入了一定比例的其他元素，调整了元素的配比。

该材料原料按百分比计包括如下成分：C为0.005％，Cr为23.5％，Nb为0.46％，Co为0.25％，Mo为0.80％，Fe为0.21％，Mg为0.013％，Si为1.22％，其余为Ni。

使用时，不仅能使钴基合金表面形成以Cr2O3 为主的致密氧化物，从而代替疏松的CoO，CoCr2O4 氧化膜，大大提高基体结合度，且不易产生熔融问题，同时不会产生有害物质，显著提高了钴基合金组织的稳定性和延塑性，使其使用温度能够提高到1200℃,具有耐高温，耐腐蚀性强，稳定性好且延塑性好的特点。

步骤二：将外层金属套管和该外层金属套管内的铠装热电偶一起在空气加热炉中30分钟范围内加热到750-1150℃。

步骤三：将加热后的外层金属套管连同其内的铠装热电偶快速放入热轧机中进行快速轧制。

将外层金属套管连同其内铠装热电偶放入热轧机的速度应确保外层金属套管的温度不低于750℃，轧制速度应确保1分钟以内完成轧制，轧制过程中对轧辊喷淋皂化液降温。

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。

实验一热电偶的制作及标定一、实验目的1、了解热电偶的结构，学习制作热电偶，掌握冰点法确定热电偶参比端的方法；2、掌握恒温水槽的使用方法；3、掌握使用高精度61/2位数字万用表测量热电偶的热电势和热电阻阻值的方法；4、了解热电偶的测量数据处理的方法。

二、实验原理热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt的函数：E AB（T，T0）=e AB（T）-e AB（T0）图1热电偶热电势产生原理图三、实验步骤（一）热电偶制作由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。

热电偶在生产和使用过程中，新制热电偶或焊点处断裂都需要将测量端焊接起来，而焊接质量的好坏直接影响热电偶测温的可靠性。

对直径为0.5mm以下热电偶的焊接方法主要有直流电弧焊、交流电弧焊、对焊、盐水焊等。

本实验采用盐水焊和直流电弧焊。

1、盐水焊是目前贵金属热电偶测量端焊接较好的一种方法。

它的优点是设备简单、操作简便、盐水对测量端腐蚀轻，焊点光亮圆滑，能够满足对热电偶焊接质量的要求。

焊接装置由调压器(3—5kW)，烧杯(500ml)和热电偶夹具等组成。

如图1所示。

图2盐水法热电偶焊接具体焊接方法如下：1）盐水配制：用氯化钠（或食用盐）与蒸馏水配制成饱和盐水，并置于烧杯中，液面离杯口不大于5mm，以便于观察插入深度和焊点大小。

2）焊接：一个鳄鱼夹夹住一根长100mm、直径为3mm的金属棒（或碳棒），放入饱和盐水中，接上调压器的输出端。

用竹镊夹住经整理齐直的热电偶丝，并与调压器的另一输出端接通。

根据热电偶丝的直径与材料调节调压器输出电压，约为110～160V，将热电偶垂直插入液面，其深度约为1mm。

插入液面的时间不宜过长，以焊点直径不超过 1.2mm为宜。

观察焊点是否圆滑光亮，如果不圆须再次插入液面并控制插入深度（应浅一些）和插入时间（应短一些）使焊点圆滑。