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标签:热电偶 康铜 铜镍 镍铬 正极 温区 分类:热电偶焊接技术

2010-04-14 浏览数:239

 

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。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。
 
(S型热电偶)铂铑10-铂热电偶 2 q8 ^0 D1 V+ L' k2 K+ f1 n3 d
铂铑10-铂热电偶(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-0.015mm,其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为10%,含铂为90%,负极(SN)为纯铂,故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。
S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,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。
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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。 : k7 S( f& j& G, i, X

(R型热电偶)铂铑13-铂热电偶 " M" v3 A) O4 H: V2 I
铂铑13-铂热电偶(R型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(RP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为13%,含铂为87%,负极(RN)为纯铂,长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。
R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长等优点。其物理,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R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当,在我国一直难于推广,除在进口设备上的测温有所应用外,国内测温很少采用。1967年至1971年间,英国NPL,美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究,其结果表明,R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好,我国目前尚未开展这方面的研究。
R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。

(B型热电偶)铂铑30-铂铑6热电偶
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铂铑30-铂铑6热电偶(B型热电偶)为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(BP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为30%,含铂为70%,负极(BN)为铂铑合金,含铑为量6%,故俗称双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃,短期最高使用温度为1800℃。 9 o3 u9 L% t4 q" [
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型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长,测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中,也可短期用于真空中,但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿,因为在0~50℃范围内热电势小于3μV。
B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。
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(K型热电偶)镍铬-镍硅热电偶
镍铬-镍硅热电偶(K型热电偶)是目前用量最大的廉金属热电偶,其用量为其他热电偶的总和。正极(KP)的名义化学成分为:Ni:Cr=90:10,负极(KN)的名义化学成分为:Ni:Si=97:3,其使用温度为-200~1300℃。
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K
型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度高,稳定性和均匀性较好,抗氧化性能强,价格便宜等优点,能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。
K型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性或还原,氧化交替的气氛中和真空中,也不推荐用于弱氧化气氛中。
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(N型热电偶)镍铬硅-镍硅热电偶
镍铬硅-镍硅热电偶(N型热电偶)为廉金属热电偶,是一种最新国际标准化的热电偶,是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点:K型热电偶在300~500℃间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定;在800℃左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。正极(NP)的名义化学成分为:Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4,负极(NN)的名义化学成分为:Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1,其使用温度为-200~1300℃。
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N
型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好,抗氧化性能强,价格便宜,不受短程有序化影响等优点,其综合性能优于K型热电偶,是一种很有发展前途的热电偶. - Y/ j6 H. Z/ p
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型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性或还原,氧化交替的气氛中和真空中,也不推荐用于弱氧化气氛中。

(E型热电偶)镍铬-铜镍热电偶
镍铬-铜镍热电偶(E型热电偶)又称镍铬-康铜热电偶,也是一种廉金属的热电偶,正极(EP)为:镍铬10合金,化学成分与KP相同,负极(EN)为铜镍合金,名义化学成分为:55%的铜,45%的镍以及少量的锰,钴,铁等元素。该热电偶的使用温度为-200~900℃。
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E
型热电偶热电动势之大,灵敏度之高属所有热电偶之最,宜制成热电堆,测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏,宜用于湿度较高的环境。E热电偶还具有稳定性好,抗氧化性能优于铜-康铜,铁-康铜热电偶,价格便宜等优点,能用于氧化性和惰性气氛中,广泛为用户采用。 : x! b. L1 a, j: Y+ G. 8 U
E
型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性气氛中,热电势均匀性较差。 - U) g7 {0 j9 V* ]3 X* ]3 a
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(J型热电偶)铁-铜镍热电偶
铁-铜镍热电偶(J型热电偶)又称铁-康铜热电偶,也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极(JP)的名义化学成分为纯铁,负极(JN)为铜镍合金,常被含糊地称之为康铜,其名义化学成分为:55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的锰,钴,铁等元素,尽管它叫康铜,但不同于镍铬-康铜和铜-康铜的康铜,故不能用EN和TN来替换。铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200~1200℃,但通常使用的温度范围为0~750℃
J型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好,价格便宜等优点,广为用户所采用。
J型热电偶可用于真空,氧化,还原和惰性气氛中,但正极铁在高温下氧化较快,故使用温度受到限制,也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。

(T型热电偶)铜-铜镍热电偶
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铜-铜镍热电偶(T型热电偶)又称铜-康铜热电偶,也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。它的正极(TP)是纯铜,负极(TN)为铜镍合金,常之为康铜,它与镍铬-康铜的康铜EN通用,与铁-康铜的康铜JN不能通用,尽管它们都叫康铜,铜-铜镍热电偶的盖测量温区为-200~350℃。 ) ]2 f% b: / k/ C
T
型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好,价格便宜等优点,特别在-200~0℃温区内使用,稳定性更好,年稳定性可小于±3μV,经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。 ( G% F4 ^" E$ L  
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型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差,故使用温度上限受到限制。
 
热电偶的材料与种类

 

 
常用热电偶材料.
热电偶分度号正极 负极 热电极材料
  S 铂铑10 纯铂
   R 铂铑13 纯铂
  B 铂铑30 铂铑6
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  K 镍铬 镍硅
  T 纯铜 铜镍
  J 铁 铜镍
  N 镍铬硅 镍硅
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  E 镍铬 铜镍
  
热电偶的种类& u& S) q  b: h$ R& W
! u0 p; u1 I5 # Q7 {( {# [/ r
装配热电偶
铠装热电偶
端面热电偶
压簧固定热电偶
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高温热电偶
铂铑热电偶
4 s$ C7 k9 F& U- O% S2 y# W: V
防腐热电偶  c4 ^% D9 t, |3 j; W+ m. O
耐磨热电偶
高压热电偶
特殊热电偶
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手持式热电偶
微型热电偶
贵金属热电偶等等。
热电偶种类及结构形成

标签:热电偶 电极 分度 设计型 非标准化  

热电偶种类及结构形成
 

热电偶的种类
(1)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。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。
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(2)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:/ V: t9 Q8 U" @/ h! |5 n2 a# t
  ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;. D7 T% V% g* 1 a3 g& O- , d! f6 Z
  ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
   ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
  ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
 
 
 
 
 
 
热电偶和热电阻的区别

    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。( j4 {- J; O; p! G' C8 X( v

    
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吻范围宽,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。  _( ?9 g/ @' G- C  ~
    
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,其测量温度最低可测零下270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。普通型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。
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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。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了,热电偶的正极连接补偿导线的红色线,而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。
    其次我们介绍一下热电阻,热电阻虽然在工业中应用也比较广泛,但是由于他的测温范围使他的应用受到了一定的限制,热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多,也可以远传电信号,灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好,但是需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。
    工业用热电阻一般采用Pt100、Pt10、Cu50、Cu100,铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄氏度,铜热电阻为零下40到140摄氏度。热电阻和热电偶一样的区分类型,但是它却不需要补偿导线,而且比热点偶便宜。
 
什么是热电偶
 
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。其优点是:

①测量精度高。因直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。

③构造简单,使用方便。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。

1.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2-1-1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。就是利用这一效应来工作的。

2.热电偶的种类及结构形成

(1)热电偶的种类

常用可分为标准和非标准两大类。所调用标准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,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化在使用范围或数量级上均不及标准化,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。

标准化我国从1988年1月1日起,和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化为我国统一设计型。

(2)热电偶的结构形式为了保证可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:

①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;

②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;

③补偿导线与自由端的连接要方便可靠;

④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

3.冷端的温度补偿

由于的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省材料,降低成本,通常采用补偿导线把的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,补偿导线的作用只起延伸热电极,使的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

在使用补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与连接端的温度不能超过100℃。
 
是一种常见的温度检测传感器,用于感测温度工作原理是温度变化其两端电位大小不同



热电偶是一种测温度的传感器,与热电阻一样都是温度传感器,但是热电偶和热电阻的区别主要在于:
第一,信号的性质,热电阻本身是电阻,温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热耦,是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。
第二,两种传感器检测的温度范围不一样,热阻一般检测0-150度温度范围(当然可以检测负温度),热耦可检测0-1000度的温度范围(甚至更高)所以,前者是低温检测,后者是高温检测。
第三,从材料上分,热阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热电偶是双金属材料,既两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属丝的两端产生电势差。
 
是两种不同金属尾端焊在一齐的一种测温元件,如铂铑-铂,铜-康铜等,产生毫伏级电压。
 
 
 

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 标签:温度传感器 热电阻 热电偶 导线 分类:热电偶焊接技术
阅读下文 >> 大型风电并网技术措施研究

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