1、4.3.2 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式及材料1.熱電偶的基本結(jié)構(gòu)形式為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對象的測溫要求和條件, 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶和薄膜熱電偶等。熱電偶的種類雖然很多，但通常由金屬熱電極、絕緣子、保護套管及接線裝置等部分組成。(1)普通型熱電偶 4.3.2 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式及材料1.熱電偶的基本結(jié)構(gòu)形式(2)鎧裝熱電偶 (2)鎧裝熱電偶 (3)薄膜熱電偶 (3)薄膜熱電偶 2.熱電偶材料(1)對熱電極材料的一般要求 配對的熱電偶應(yīng)有較大的熱電勢，并且熱電勢對溫度盡可能有良好的線性關(guān)系；能在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用，并且在長時間工作后，不會發(fā)生明顯的化學(xué)及物理性能的變化；電阻溫度系數(shù)小，

2、電導(dǎo)率高；易于復(fù)制，工藝性與互換性好，便于制定統(tǒng)一的分度表，材料要有一定的韌性，焊接性能好，以利于制作。(2)電極材料的分類一般金屬 如鎳鉻鎳硅，銅鎳銅，鎳鉻鎳鋁，鎳鉻考銅等。貴金屬 這類熱電偶材料主要是由鉑、銥、銠、釕、鋨及其合金組成，如鉑鐒鉑、銥銠銥等。 難熔金屬 這類熱電偶材料系由鎢、鉬、鈮、錸、鋯等難熔金屬及其合金組成，如鎢錸鎢錸、鉑銠鉑銠等熱電偶。2.熱電偶材料(1)對熱電極材料的一般要求 (3)絕緣材料熱電偶測溫時，除測量端以外，熱電極之間和連接導(dǎo)線之間均要求有良好的電絕緣，否則會有熱電勢損耗而產(chǎn)生測量誤差，甚至無法測量。有機絕緣材料 這類材料具有良好的電氣性能，物理及化學(xué)性能和工

3、藝性，但耐高溫、高頻和穩(wěn)定性較差。無機絕緣材料 有較好的耐熱性，常制成圓形或橢圓形的絕緣管，有單孔、雙孔、四孔及其它特殊規(guī)格。 (3)絕緣材料(4)保護管材料對保護材料的要求是：氣密性好，可有效地防止有害介質(zhì)深入而腐蝕結(jié)點和熱電極；應(yīng)有足夠地強度及剛度，耐振、耐熱沖擊；物理化學(xué)性能穩(wěn)定，在長時間工作中不至于介質(zhì)、絕緣材料和熱電極互相作用，也不產(chǎn)生對熱電極有害的氣體；導(dǎo)熱性能好，使結(jié)點與被測介質(zhì)有良好的熱接觸。(4)保護管材料3. 常用熱電偶(1)標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶3. 常用熱電偶(1)標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶(2)非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶銥和銥合金熱電偶如銥50銠銥10釕、銥銠40-銥、銥銠60-銥熱電偶。它能在氧化環(huán)境

4、中測量高達(dá)2100的高溫，且熱電動勢與溫度關(guān)系線性好。鎢錸熱電偶60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸3-鎢錸25、鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍在3002000，分度精度為1。主要用于鋼水連續(xù)測溫、反應(yīng)堆測溫等場合。金鐵鎳鉻熱電偶 主要用在低溫測量，可在2273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10V。鈀鉑銥15熱電偶是一種高輸出性能的熱電偶，在1398時的熱電勢為47.255mV，比鉑銠10鉑熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。(2)非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶銥和銥合金熱電偶4.3.3

5、熱電偶冷端延長1.補償導(dǎo)線的概念補償導(dǎo)線（A,B）是兩種不同材料的、相對比較便宜的金屬（多為銅與銅的合金）導(dǎo)體。它們的自由電子密度比和所配接型號的熱電偶的自由電子密度比相等，所以補償導(dǎo)線在一定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)如：（0100）與所配接的熱電偶具有相同的溫度熱電動勢關(guān)系，即：4.3.3 熱電偶冷端延長1.補償導(dǎo)線的概念2. 常用補償導(dǎo)線2. 常用補償導(dǎo)線4.3.4 熱電偶實用測溫線路和溫度補償1. 熱電偶實用測溫線路合理安排熱電偶測溫線路，對提高測溫精度和維修等方面都有十分重要的意義。(1)測量某點溫度的基本電路 基本測量電路包括熱電偶、補償導(dǎo)線、冷端補償器、連接用銅線、動圈式顯示儀表。如圖4-2

6、6所示是一支熱電偶配一臺儀表的測量線路。 4.3.4 熱電偶實用測溫線路和溫度補償1. 熱電偶實用測(2)測量溫度之和熱電偶串聯(lián)測量線路 (2)測量溫度之和熱電偶串聯(lián)測量線路 (3)測量平均溫度熱電偶并聯(lián)測量線路 (3)測量平均溫度熱電偶并聯(lián)測量線路 (4)測量兩點之間的溫度差 (4)測量兩點之間的溫度差 2. 熱電偶的溫度補償(1)冷端恒溫法0恒溫法 在實驗室及精密測量中, 通常把參考端放入裝滿冰水混合物的容器中, 以便參考端溫度保持0, 這種方法又稱冰浴法。 其它恒溫法 將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持恒定溫度，避免由于環(huán)境溫度的波動而引入誤差。這類恒溫器可以是盛有變壓器油的容器，

7、利用變壓器油的熱惰性恒溫，也可以是電加熱的恒溫器，這類恒溫器的溫度不為0，故最后還需對熱電偶進(jìn)行冷端修正。 2. 熱電偶的溫度補償(1)冷端恒溫法(2)計算修正法例4-3】 用鎳鉻-鎳硅熱電偶測某一水池內(nèi)水的溫度，測出的熱電動勢為2.436mV。再用溫度計測出環(huán)境溫度為30(且恒定)，求池水的真實溫度。解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(30，0)= 1.203mV所以：E(T，0)= E(T，30)+E(30，0)=2.436mV+1.203mV=3.639mV查分度表知其對應(yīng)的實際溫度為T=88。即池水的真實溫度是88。(2)計算修正法例4-3】 用鎳鉻-鎳硅熱電偶測某一水池內(nèi)(3)電橋補

8、償法(3)電橋補償法(4)儀表機械零點調(diào)整法儀表機械零點調(diào)整法是當(dāng)熱電偶與動圈式儀表配套使用時，若熱電偶的冷端溫度比較恒定，對測量精度要求又不太高時，可將動圈式儀表的機械零點調(diào)整至熱電偶冷端所處的溫度T0處，這相當(dāng)于在輸入熱電偶的熱電動勢之前就給儀表輸入一個熱電動勢E（T0 ，0）。這樣，儀表在使用時所指示的值約為 E（T0 ，0）+E(T, T0) (4)儀表機械零點調(diào)整法(5)軟件處理法對于計算機系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0的情況，只需在采樣后加一個與冷端溫度對應(yīng)的常數(shù)即可。對于經(jīng)常波動的情況，可利用熱敏電阻或其他傳感器把信號輸入計算機，按照運算公式設(shè)計一

9、些程序，便能自動修正。(5)軟件處理法4.3.5 熱電偶傳感器應(yīng)用實例1. 熱電偶測量爐溫系統(tǒng)4.3.5 熱電偶傳感器應(yīng)用實例1. 熱電偶測量爐溫系統(tǒng)2.工業(yè)現(xiàn)場利用熱電偶測量爐溫的誤差分析 （1）安裝不當(dāng)引入的誤差（2）絕緣變差而引入的誤差（3）熱惰性引入的誤差（4）熱阻誤差2.工業(yè)現(xiàn)場利用熱電偶測量爐溫的誤差分析 （1）安裝不當(dāng)引入本章小結(jié)溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量，它是國際單位制中七個基本單位之一。從能量角度看，溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量；從熱平衡觀點看，溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量；從分子物理學(xué)角度看，溫度反映了物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動的劇烈程度。

10、國際上規(guī)定的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)等。本章小結(jié)溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量，它是國際單位熱電阻傳感器是利用電阻隨溫度變化的特性而制成的，它在工業(yè)上被廣泛用來對溫度和溫度有關(guān)參數(shù)的檢測。按熱電阻性質(zhì)的不同，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類。當(dāng)被測溫度變化時，導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化，通過測量電阻值變化的大小而得出溫度變化的情況及數(shù)值大小。熱敏電阻按溫度系數(shù)不同可分為正溫度系數(shù)（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）兩種。熱電阻傳感器是利用電阻隨溫度變化的特性而制成的，它在工業(yè)上被熱電偶傳感器工作原理是基于熱電效應(yīng)。熱電勢由兩部分組成，一部分是接觸電勢，另一部分是溫差電勢，熱電偶回路中接觸電動勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溫差電動勢，所以熱電勢大小主要由接觸電勢決定；熱電偶有四個重要的基本定律，即均質(zhì)導(dǎo)體定律、中間導(dǎo)體定律、標(biāo)準(zhǔn)電極定律和中間溫度定律。它們有著重要的實際應(yīng)用價值；熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有普通型熱電偶、鎧裝型熱電偶和薄膜熱電偶等。熱電偶的種類雖然很多，但通常由金屬熱電極、絕緣子、保護套管及接線裝置等部分組成。根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的情況，熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶兩種類型；補償導(dǎo)線的作用是將熱電偶的冷端延長到溫度相對穩(wěn)定的地方。它是由兩種不同材料