热电偶的原理、参数、分类等介绍

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
  其优点是：
  　　①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。
  　　②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，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）。
  　　③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。
  1．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。热电偶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。
  　（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：
  　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。
  3．热电偶冷端的温度补偿
  　由于热电偶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，为了节省热 电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（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，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶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。
  　在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
  4．热电偶性能和参数
  　(1).热响应时间
  在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至阶跃变化值的50%所需要的时间称为热响应时间，用τ0.5 表示。
  　(2).公称压力
  　一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而不破裂，实际上，公称压力不仅与保护管材料、直径、壁厚有关，还与其结构形式、安装方法、置入深度以及被测介质的流速和种类等有关。
  　(3).热电偶最小置入深度
  　应不小于其保护管外径的8～10倍（特殊产品例外）
  
  5．热电偶保护管
  　保护管的作用是保护感温元件，使其不与被测介质直接接触，避免或减少有害介质的侵蚀，火焰和气流的冲刷和辐射，以及机械损伤，同时还起着固定和支撑传感器感温元件的作用。321，304和316（316L）系列不锈钢保护管是用得最为广泛的材料，通常使用在900℃以下，部分产品也能用到1150℃；900℃以上一般使用非金属材料保护管。
  
  6．热电偶结构的分类
  　按照热电偶的组成结构分为热电偶测温导线、铠装热电偶、装配式热电偶。