熱電偶 溫度傳感器 *

1、基本介紹

熱電偶是一種感溫元件，是一種儀表。它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動(dòng)勢信號, 通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì )有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢，這就是所謂的塞貝克效應(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據熱電動(dòng)勢與溫度的函數關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí)，只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶

測溫時(shí)，可接入測量?jì)x表， 測得熱電動(dòng)勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。

2、熱電偶

熱電偶測量溫度時(shí)要求其冷端（測量端為熱端，通過(guò)引線(xiàn)與測量電路連接的端稱(chēng)為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時(shí)，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴重影響測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱(chēng)為熱電偶的冷端補償正常。

附：熱電偶冷端補償計算方法：從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度。 從溫度到毫伏：測量出實(shí)際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度

3、特點(diǎn)

◆裝配簡(jiǎn)單，更換方便

◆壓簧式感溫元件，抗震性能好

◆測量范圍大（－200℃～1300℃,特殊情況下－270℃～2800℃）

◆ 機械強度高，耐壓性能好

◆ 耐高溫可達2800度

4、構造

熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

②兩個(gè)熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③補償導線(xiàn)與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

5、工作原理

兩種不同成份的導體（稱(chēng)為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì )產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現象稱(chēng)為熱電效應，而這種電動(dòng)勢稱(chēng)為熱電勢。熱電偶就 是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱(chēng)為測量端），另一端叫做冷端（也稱(chēng)為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì )指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。 　熱電偶實(shí)際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個(gè)問(wèn)題： 　1：熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數； 　2 ：熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(cháng)度和直徑無(wú)關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；

3：當熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來(lái)，構成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當導體A和B的兩個(gè)執著(zhù)點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現象稱(chēng)為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來(lái)工作的。

6、分類(lèi)

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類(lèi)。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

常用熱電偶型號 熱電偶分度號熱電極材料 使用溫度（ ℃）

S 鉑銠合金（銠含量10 %） 純鉑 0-1600

R 鉑銠合金（銠含量13 %） 純鉑 0-1600

B 鉑銠合金（銠含量30%） 鉑銠合金（銠含量6% ） 0-1800

K 鎳鉻鎳硅 0-1300

T 純銅 銅鎳 0-350

J 鐵 銅鎳 0-+500

N 鎳鉻硅 鎳硅 0-+800

E 鎳鉻 銅鎳 0-600

熱電偶的種類(lèi): 裝配熱電偶，鎧裝熱電偶，端面熱電偶，壓簧固定熱電偶，高溫熱電偶，鉑銠熱電偶，防腐熱電偶，耐磨熱電偶，高壓熱電偶，特殊熱電偶，手持式熱電偶，微型熱電偶，貴金屬熱電偶 ,快速熱電偶,鎢錸熱電偶，單芯鎧裝熱電偶等等。

從理論上講，任何兩種不同導體（或半導體）都可以配制成熱電偶，但是作為實(shí)用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是：（1）、在測溫范圍內，熱電性質(zhì)穩定，不隨時(shí)間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩定性，不易氧化或腐蝕；（2）、 電阻溫度系數小，導電率高，比熱??；（3）、測溫中產(chǎn)生熱電勢要大，并且熱電勢與溫度之間呈線(xiàn)性或接近線(xiàn)性的單值函數關(guān)系；（4）、材料復制性好，機械強度高，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。

7、選型標準

選擇熱電偶要根據使用溫度范圍、所需精度、使用氣氛、測定對象的性能、響應時(shí)間和經(jīng)濟效益等綜合考慮。

1、測量精度和溫度測量范圍的選擇

使用溫度在1300~1800℃，要求精度又比較高時(shí)，一般選用B型熱電偶；要求精度不高，氣氛又允許可用鎢錸熱電偶，高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶；使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶；在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶，低于400℃一般用E型熱電偶；250℃下以及負溫測量一般用T型電偶，在低溫時(shí)T型熱電偶穩定而且精度高。

2、使用氣氛的選擇

S型、B型、K型熱電偶適合于強的氧化和弱的還原氣氛中使用，J型和T型熱電偶適合于弱氧化和還原氣氛，若使用氣密性比較好的保護管，對氣氛的要求就不太嚴格。

3、耐久性及熱響應性的選擇

線(xiàn)徑大的熱電偶耐久性好，但響應較慢一些，對于熱容量大的熱電偶，響應就慢，測量梯度大的溫度時(shí)，在溫度控制的情況下，控溫就差。要求響應時(shí)間快又要求有一定的耐久性，選擇鎧裝偶比較合適。

4、測量對象的性質(zhì)和狀態(tài)對熱電偶的選擇

運動(dòng)物體、振動(dòng)物體、高壓容器的測溫要求機械強度高，有化學(xué)污染的氣氛要求有保護管，有電氣干擾的情況下要求絕緣比較高。

選型流程：型號--分度號—防爆等級—精度等級—安裝固定形式—保護管材質(zhì)—長(cháng)度或插入深度

產(chǎn)品選型及訂貨須知：

1、在選用及訂貨時(shí)，請注明：

2 產(chǎn)品型號

2 分度號

2 保護管材料及直徑

2 保護管總長(cháng)L及置入深度I

2 固定裝置型式

2 產(chǎn)品實(shí)際測量范圍

2、螺紋式固定裝置型式在訂貨時(shí)不標注均為固定外螺紋M27×2，（其余螺紋固定型式均需注明）

3、因用戶(hù)特殊需要而與上述產(chǎn)品型號不符者，需要專(zhuān)門(mén)制造的產(chǎn)品，請注明您的特殊技術(shù)要求，來(lái)（或函）與我公司有關(guān)責任部門(mén)特殊訂貨。

熱電偶傳感器冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

1、基本介紹

熱電偶是一種感溫元件，是一種儀表。它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動(dòng)勢信號, 通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì )有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢——熱電動(dòng)勢，這就是所謂的塞貝克效應(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據熱電動(dòng)勢與溫度的函數關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí)，只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶

測溫時(shí)，可接入測量?jì)x表， 測得熱電動(dòng)勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。

2、熱電偶

熱電偶測量溫度時(shí)要求其冷端（測量端為熱端，通過(guò)引線(xiàn)與測量電路連接的端稱(chēng)為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時(shí)，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴重影響測量的準確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱(chēng)為熱電偶的冷端補償正常。

附：熱電偶冷端補償計算方法：從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度。 從溫度到毫伏：測量出實(shí)際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度

3、特點(diǎn)

◆裝配簡(jiǎn)單，更換方便

◆壓簧式感溫元件，抗震性能好

◆測量范圍大（－200℃～1300℃,特殊情況下－270℃～2800℃）

◆ 機械強度高，耐壓性能好

◆ 耐高溫可達2800度

4、構造

熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

②兩個(gè)熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③補償導線(xiàn)與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

5、工作原理

兩種不同成份的導體（稱(chēng)為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì )產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現象稱(chēng)為熱電效應，而這種電動(dòng)勢稱(chēng)為熱電勢。熱電偶就 是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱(chēng)為測量端），另一端叫做冷端（也稱(chēng)為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì )指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。 　熱電偶實(shí)際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個(gè)問(wèn)題： 　1：熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數； 　2 ：熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長(cháng)度和直徑無(wú)關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；

3：當熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來(lái)，構成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當導體A和B的兩個(gè)執著(zhù)點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現象稱(chēng)為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來(lái)工作的。

6、分類(lèi)

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類(lèi)。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

常用熱電偶型號 熱電偶分度號熱電極材料 使用溫度（ ℃）

S 鉑銠合金（銠含量10 %） 純鉑 0-1600

R 鉑銠合金（銠含量13 %） 純鉑 0-1600

B 鉑銠合金（銠含量30%） 鉑銠合金（銠含量6% ） 0-1800

K 鎳鉻鎳硅 0-1300

T 純銅 銅鎳 0-350

J 鐵 銅鎳 0-+500

N 鎳鉻硅 鎳硅 0-+800

E 鎳鉻 銅鎳 0-600

熱電偶的種類(lèi): 裝配熱電偶，鎧裝熱電偶，端面熱電偶，壓簧固定熱電偶，高溫熱電偶，鉑銠熱電偶，防腐熱電偶，耐磨熱電偶，高壓熱電偶，特殊熱電偶，手持式熱電偶，微型熱電偶，貴金屬熱電偶 ,快速熱電偶,鎢錸熱電偶，單芯鎧裝熱電偶等等。

從理論上講，任何兩種不同導體（或半導體）都可以配制成熱電偶，但是作為實(shí)用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是：（1）、在測溫范圍內，熱電性質(zhì)穩定，不隨時(shí)間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩定性，不易氧化或腐蝕；（2）、 電阻溫度系數小，導電率高，比熱??；（3）、測溫中產(chǎn)生熱電勢要大，并且熱電勢與溫度之間呈線(xiàn)性或接近線(xiàn)性的單值函數關(guān)系；（4）、材料復制性好，機械強度高，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。

7、選型標準

選擇熱電偶要根據使用溫度范圍、所需精度、使用氣氛、測定對象的性能、響應時(shí)間和經(jīng)濟效益等綜合考慮。

1、測量精度和溫度測量范圍的選擇

使用溫度在1300~1800℃，要求精度又比較高時(shí)，一般選用B型熱電偶；要求精度不高，氣氛又允許可用鎢錸熱電偶，高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶；使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶；在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶，低于400℃一般用E型熱電偶；250℃下以及負溫測量一般用T型電偶，在低溫時(shí)T型熱電偶穩定而且精度高。

2、使用氣氛的選擇

S型、B型、K型熱電偶適合于強的氧化和弱的還原氣氛中使用，J型和T型熱電偶適合于弱氧化和還原氣氛，若使用氣密性比較好的保護管，對氣氛的要求就不太嚴格。

3、耐久性及熱響應性的選擇

線(xiàn)徑大的熱電偶耐久性好，但響應較慢一些，對于熱容量大的熱電偶，響應就慢，測量梯度大的溫度時(shí)，在溫度控制的情況下，控溫就差。要求響應時(shí)間快又要求有一定的耐久性，選擇鎧裝偶比較合適。

4、測量對象的性質(zhì)和狀態(tài)對熱電偶的選擇

運動(dòng)物體、振動(dòng)物體、高壓容器的測溫要求機械強度高，有化學(xué)污染的氣氛要求有保護管，有電氣干擾的情況下要求絕緣比較高。

選型流程：型號--分度號—防爆等級—精度等級—安裝固定形式—保護管材質(zhì)—長(cháng)度或插入深度

產(chǎn)品選型及訂貨須知：

1、在選用及訂貨時(shí)，請注明：

2 產(chǎn)品型號

2 分度號

2 保護管材料及直徑

2 保護管總長(cháng)L及置入深度I

2 固定裝置型式

2 產(chǎn)品實(shí)際測量范圍

2、螺紋式固定裝置型式在訂貨時(shí)不標注均為固定外螺紋M27×2，（其余螺紋固定型式均需注明）

3、因用戶(hù)特殊需要而與上述產(chǎn)品型號不符者，需要專(zhuān)門(mén)制造的產(chǎn)品，請注明您的特殊技術(shù)要求，來(lái)（或函）與我公司有關(guān)責任部門(mén)特殊訂貨。

熱電偶傳感器冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

熱電偶傳感器冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。