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：Et-热电偶的热电势；eAB(t)-温度为t时工作端的热电势；eAB(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Et=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。
1、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、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。这七种标准化热电偶的使用特性见表1，分度表详见2。
表1 标准化热电偶使用特性序号	分度号	热电偶名称	热电偶丝直径（mm）	等级及允许偏差						Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ						温度范围℃	允许偏差	温度范围℃	允许偏差	温度范围℃	允许偏差		1	S	铂铑10-铂	0.5-0.020	0~1100	±1℃	0~600	±1.5℃	0~1600	±0.5%t						1100~1600	±[1+（t-1100）×0.003]℃	600~1600	±0.25%t	≤600	±3℃										 600	±0.5%t		2	B	铂铑30-铂铑6	0.5-0.015	--	--	600~1700	±0.25%t	600~800	±4℃										900~1700	±0.5%t		3	K	镍铬-镍硅	0.3，0.5，0.8，1.0，1.2，1.6，2.0，2.5，3.2	≤400	±1.6℃	≤400	±3℃	-200~0	±1.5%t						 400	±0.4%t	 400	±0.75%t				4	J	铁康铜	0.3，0.5，0.8，1.2，1.6，2.0，3.2	-40~750	±1.5℃或(±0.4%t)	-40~750	±2.5℃或(±0.75%t)	--	--		5	R	铂铑13-铂	0.5-0.020	0~1100	±1℃	0~600	±1.5℃	--	--						1100~1600	±[1+（t-1100）×0.003℃	600~1600	±0.25%t				6	E	镍铬-康铜	0.3，0.5，0.8，1.2，1.6，2.0，3.2	-40~800	±1.5℃或(±0.4%t)	-40~900	±2.5℃或(±0.75%t)	-200~+40	±2.5℃或(±1.5%t)		7	T	铜-康铜	0.2，0.3，0.5，1.0，1.6	-40~350	±05℃或(±0.4%t)	-40~350	±1.0或(±0.75)	-200~+40	±1或±1.5%t		注： 
t为被测温度 
允许偏差以℃值或实际温度的百分数表示,两者中采用计算数值的较大值 
2、非标准化热电偶
非标准化热电偶使用概况见表2
表2 非标准热电偶使用概况
名称	材料	测温范围℃	允许误差℃	特点	用途			正极	负极?						高温热电偶	铂铑-3	铂	0~1600	　	热电势较铂铑10大,其它一样	测量钴合金熔液温度 1501℃			铂铑13	铂铑1	0~1700	≤600为±10 
 600为±0.5%t	在高温下抗沾污性能和机械性能好	各种高温测量			铂铑20	铂铑5	0~1700		在高温下抗氧化性能,机械性能好,化学稳定性好,50℃以下热电势小,参比端可以不用温度补偿?				铱铑40	铂铑20	0~1850						铱铑40	铱	300~2200	≤1000为±10 
 1000为±1.0%t	热电势与温度线性好,适用于氧化,真空,惰性气体,热电势小,价贵,寿命短	航空和空间技术及其他高温测量			铱铑60	铱?							钨铼3	钨铼25	300~2800	≤1000为±10 
 1000为±1.0%t	上限温度高,热电势比上述材料大,线性较好,适用于真空,还原性和惰性气氛	钢水温度测量及其他高温测量			钨铼5	钨铼20?						低温热电偶	镍铬	金铁0.07%	-270~0	±1.0	在极低温下,灵敏度较高,稳定性好,热电极材料易复制,是较理想的低温热电偶	用于超导,宇航,受控热核反应等低温工程以及科研部门			铜	金铁0.07%	-270~-196					非金属热电偶	碳	石墨	测温上限2400	　	热电势大,熔点高,价格低廉,但复现性和机械性能差	用于耐火材料的高温测量			硼化锆	碳化锆	测温上限2000						二硅化钨	二硅化钼	测温上限1700					注：t为被测温度的绝对值
二、热电偶的结构形式
为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固； 
两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路； 
补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠； 
保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 
按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式。
1、普通型热电偶
普通型热电偶是使用最多的，主要用来测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。根据测温范围及环境的不同，所用的热电偶电极和保护套管的材料也不同，但因使用条件基本类似，所以这类热电偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接和法兰连接两种。图2-1所示为普通热电偶结构图。
图2-1
2、铠装热电偶
铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、绝缘材料（通常为电熔氧化镁）和金属保护管三者结合，经控制而成一个坚实的整体。
铠装热电偶有单支（双芯）和双支（四芯）之分，其测量端有露头型、接壳型和绝缘型三种基本形式。见表2-1
序号	测量端形式	示意图	特点		1	露头型		时间常数小；适用于良好的气氛，寿命短		2	接壳型		时间常数较序号1大；适
热电偶的基本知识.doc