热电偶相关常识_武汉中瑞高科精密测控技术有限公司

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热电偶/热电阻/补偿导线

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热电偶相关常识

点击次数：1434 次更新时间:2008-06-18

工业热电偶常识：

概述：

工业热电偶作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，它可以直接测量各种生产过程中0~1800℃范围的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。

若配接输出4~20mA、0~10V等标准电流、电压信号的温度变送器，使用更加方便、可靠。

结构与原理：

装配式热电偶是由感温元件（热电偶芯）、不锈钢保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。

铠装式热电偶比装配式热电偶具有外径小、可任意弯曲、抗震性强等特点。适宜安装在装配式热电偶无法安装的场合，它的外保护管采用不同材料的不锈钢管（适合不同使用温度的需要），内充满高密度氧化物质绝缘体，非常适合安装在环境恶劣的场合。

隔爆式热电偶通常用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体。如果使用普通热电偶极易引起环境气体爆炸，因此在这种场合必须使用隔爆热电偶，本厂生产的隔爆热电偶适用在dⅡBT1—6及dⅡCT1—6温度组别区间内具有爆炸性气体的危险场所内。

热电偶的工作原理是：两种不同成份的导体，两端经焊接，形成回路，直接测量端叫工作端（热端）接线端子端叫冷端，当热端和冷端存在温差时，就会在回路里产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示所产生的热电动势的对应温度值，电动势随温度升高而增长。热电动势的大小只和热电偶的材质以及两端的温度有关，和热电偶的长短粗细无关。

热电偶的种类：

热电偶的主要种类区别在其热电偶芯（两根偶丝）的材质不同而不同，它所输出的电动势也不同，杭州热电偶厂生产的热电偶主要有以下几种（见下表），完全按国家的行业标准生产，并且与国际电工委员会IEC标准等同，所以产品完全全可以替代进口，也完全可以与进口仪表配套使用。

名称	型号（代号）	分度号	测温范围（℃）	允许偏差（℃）
镍铬-镍硅	WRN	K	0—1200	±2.5或0.75%︱t︱
镍铬-铜镍	WRE	E	0—900	±2.5或0.75%︱t︱
铂铑10-铂	WRP	S	0—1600	±1.5或0.25%︱t︱
铂铑30-铂铑6	WRR	B	600—1700	±1.5或0.25%︱t︱
铜-铜镍	WRC	T	-40—350	±1.0或0.75%︱t︱
铁-铜镍	WRF	J	-40—750	±2.5或0.75%︱t︱

说明：表中“t”为实测温度；代号后加“K”字即为铠装式热电偶。

热电偶工作原理

热电偶工作原理：

热电偶是一种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表，分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。

热电偶优点：

热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：

①测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。

②热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。

③测量范围大：热电偶从-40~+1600℃均可连续测温。

④性能可靠，机械强度好。

⑤使用寿命长，安装方便。

热电偶的种类及结构：

（1）热电偶的种类：热电偶有K型（镍铬—镍硅）WRN系列，N型（镍铬硅—镍硅镁）WRM系列，E型（镍铬—铜镍）WRE系列，J型（铁—铜镍）WRF系列，T型（铜—铜镍）WRC系列，S型（铂铑10—铂）WRP系列，R型（铂铑13—铂）WRQ系列，B型（铂铑30—铂铑6）WRR系列等。

（2）热电偶的结构形式：热电偶的基本结构是热电极，绝缘材料和保护管；并与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。在现场使用中根据环境，被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。热电偶简单分为装配式热电偶，铠装式热电偶和特殊形式热电偶；按使用环境细分有耐高温热电偶，耐磨热电偶，耐腐热电偶，耐高压热电偶，隔爆热电偶，铝液测温用热电偶，循环硫化床用热电偶，水泥回转窑炉用热电偶，阳极焙烧炉用热电偶，高温热风炉用热电偶，汽化炉用热电偶，渗碳炉用热电偶，高温盐浴炉用热电偶，铜、铁及钢水用热电偶，抗氧化钨铼热电偶，真空炉用热电偶，铂铑热电偶等。

热电偶分度表

铂铑10-铂热电偶（S型）分度表（ITS-90）

(参考端温度为0℃)

温度℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
温度℃	热电动势mV
0	0.000	0.055	0.113	0.173	0.235	0.299	0.365	0.432	0.502	0.573
100	0.645	0.719	0.795	0.872	0.950	1.029	1.109	1.190	1.273	1.356
200	1.440	1.525	1.611	1.698	1.785	1.873	1.962	2.051	2.141	2.232
300	2.323	2.414	2.506	2.599	2.692	2.786	2.880	2.974	3.069	3.164
400	3.260	3.356	3.452	3.549	3.645	3.743	3.840	3.938	4.036	4.135
500	4.234	4.333	4.432	4.532	4.632	4.732	4.832	4.933	5.034	5.136
600	5.237	5.339	5.442	5.544	5.648	5.751	5.855	5.960	6.065	6.169
700	6.274	6.380	6.486	6.592	6.699	6.805	6.913	7.020	7.128	7.236
800	7.345	7.454	7.563	7.672	7.782	7.892	8.003	8.114	8.255	8.336
900	8.448	8.560	8.673	8.786	8.899	9.012	9.126	9.240	9.355	9.470
1000	9.585	9.700	9.816	9.932	10.048	10.165	10.282	10.400	10.517	10.635
1100	10.754	10.872	10.991	11.110	11.229	11.348	11.467	11.587	11.707	11.827
1200	11.947	12.067	12.188	12.308	12.429	12.550	12.671	12.792	12.912	13.034
1300	13.155	13.397	13.397	13.519	13.640	13.761	13.883	14.004	14.125	14.247
1400	14.368	14.610	14.610	14.731	14.852	14.973	15.094	15.215	15.336	15.456
1500	15.576	15.697	15.817	15.937	16.057	16.176	16.296	16.415	16.534	16.653
1600	16.771	16.890	17.008	17.125	17.243	17.360	17.477	17.594	17.711	17.826
1700	17.942	18.056	18.170	18.282	18.394	18.504	18.612	—	—	—

铂铑13-铂热电偶（R型）分度表（ITS-90）

分度号：R (参考端温度为0℃)

t,℃	-0	+0	100	200	300	400	500	600	700	800	900
E，mV	0.000	0.000	0.647	1.469	2.401	3.408	4.471	5.583	6.743	7.950	9.205
t,℃	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700
E，mV	10.506	11.850	13.228	14.629	16.040	17.451	18.849	20.222

R型热电偶参考端温度非0℃时的校正表（修正值加上所查的热电势）

t,℃	0	10	20	30	40	50
E，mV	0.000	0.054	0.111	0.171	0.232	0.296

铂铑30-铂铑6热电偶(B型)分度表

(参考端温度为0℃)

温度℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
温度℃	热电动势mV
0	-0.000	-0.002	-0.003	0.002	0.000	0.002	0.006	0.11	0.017	0.025
100	0.033	0.043	0.053	0.065	0.078	0.092	0.107	0.123	0.140	0.159
200	0.178	0.199	0.220	0.243	0.266	0.291	0.317	0.344	0.372	0.401
300	0.431	0.462	0.494	0.527	0.516	0.596	0.632	0.669	0.707	0.746
400	0.786	0.827	0.870	0.913	0.957	1.002	1.048	1.095	1.143	1.192
500	1.241	1.292	1.344	1.397	1.450	1.505	1.560	1.617	1.674	1.732
600	1.791	1.851	1.912	1.974	2.036	2.100	2.164	2.230	2.296	2.363
700	2.430	2.499	2.569	2.639	2.710	2.782	2.855	2.928	3.003	3.078
800	3.154	3.231	3.308	3.387	3.466	3.546	2.626	3.708	3.790	3.873
900	3.957	4.041	4.126	4.212	4.298	4.386	4.474	4.562	4.652	4.742
1000	4.833	4.924	5.016	5.109	5.202	5.2997	5.391	5.487	5.583	5.680
1100	5.777	5.875	5.973	6.073	6.172	6.273	6.374	6.475	6.577	6.680
1200	6.783	6.887	6.991	7.096	7.202	7.038	7.414	7.521	7.628	7.736
1300	7.845	7.953	8.063	8.172	8.283	8,393	8.504	8.616	8.727	8.839
1400	8.952	9.065	9.178	9.291	9.405	9.519	9.634	9.748	9.863	9.979
1500	10.094	10.210	10.325	10.441	10.588	10.674	10.790	10.907	11.024	11.141
1600	11.257	11.374	11.491	11.608	11.725	11.842	11.959	12.076	12.193	12.310
1700	12.426	12.543	12.659	12.776	12.892	13.008	13.124	13.239	13.354	13.470
1800	13.585	13.699	13.814	—	—	—	—	—	—	—

镍铬-镍硅热电偶(K型)分度表

(参考端温度为0℃)

温度℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
温度℃	热电动势mV
0	0.000	0.397	0.798	1.203	1.611	2.022	2.436	2.850	3.266	3.681
100	4.095	4.508	4.919	5.327	5.733	6.137	6.539	6.939	7.338	7.737
200	8.137	8.537	8.938	9.341	9.745	10.151	10.560	10.969	11.381	11.793
300	12.207	12.623	13.039	13.456	13.874	14.292	14.712	15.132	15.552	15.974
400	16.395	16.818	17.241	17.664	18.088	18.513	18.938	19.363	19.788	20.214
500	20.640	21.066	21.493	21.919	22.346	22.772	23.198	23.624	24.050	24.476
600	24.902	25.327	25.751	26.176	26.599	27.022	27.445	27.867	28.288	28.709
700	29.128	29.547	29.965	30.383	30.799	31.214	31.214	32.042	32.455	32.866
800	33.277	33.686	34.095	34.502	34.909	35.314	35.718	36.121	36.524	36.925
900	37.325	37.724	38.122	38.915	38.915	39.310	39.703	40.096	40.488	40.879
1000	41.269	41.657	42.045	42.432	42.817	43.202	43.585	43.968	44.349	44.729
1100	45.108	45.486	45.863	46.238	46.612	46.985	47.356	47.726	48.095	48.462
1200	48.828	49.192	49.555	49.916	50.276	50.633	50.990	51.344	51.697,	52.049
1300	52.398	52.747	53.093	53.439	53.782	54.125	54.466	54.807	—	—

镍铬硅-镍硅热电偶（N型）分度表（ITS-90)

t,℃	-200	-100	-0	+0	100	200	300	400	500	600	700
E，mV	-3.990	-2.407	0.000	0.000	2.774	5.913	9.341	12.974	16.748	20.613	24.527
t,℃	800	900	1000	1100	1200	1300
E，mV	28.455	32.371	36.256	40.087	43.846	47.513

N型热电偶参考端温度非0℃时的校正表（修正值加上所查的热电势）

	0	10	20	30	40	50
E，mV	0.000	0.261	0.525	0.793	1.065	1.340

镍铬-铜镍(康铜)热电偶(E型)分度表

(参考端温度为0℃)

温度℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
温度℃	热电动势mV
0	0.000	0.591	1.192	1.801	2.419	3.047	3.683	4.329	4.983	5.646
100	6.317	6.996	7.683	8.377	9.078	9.787	10.501	11.222	11.949	12.681
200	13.419	14.161	14.909	15.661	16.417	17.178	17.942	18.710	19.481	20.256
300	21.033	21.814	22.597	23.383	24.171	24.961	25.754	26.549	27.345	28.143
400	28.943	29.744	30.546	31.350	32.155	32.960	33.767	34.574	35.382	36.190
500	36.999	37.808	38.617	39.426	40.236	41.045	41.853	42.662	43.470	44.278
600	45.085	45.891	46.697	47.502	48.306	49.109	49.911	50.713	51.513	52.312
700	53.110	53.907	54.703	55.498	56.291	57.083	57.873	58.663	59.451	60.237
800	61.022	61.806	62.588	63.368	64.147	64.924	65.700	66.473	67.245	68.015
900	68.783	69.549	70.313	71.075	71.835	72.593	73.350	74.104	74.857	75.608
1000	76.358	—	—	—	—	—	—	—	—	—

铁-铜镍(康铜)热电偶(J型)分度表

(参考端温度为0℃)

温度℃	0	10	20,	30	40	50	60	70	80	90
温度℃	热电动势mV
0	0.000	0.507	1.019	1.536	2.058	2.585	3.115	3.649	4.186	4.725
100	5.268	5.812	6.359	6.907	7.457	8.008	8.560	9.113	9667	10.222
200	10.777	11.332	11.887	12.442	12.998	13.553	14.108	14.663	15.217	15.771
300	16.325	16.879	17.432	17.984	18.537	19.089	19.640	20.192	20.743	21.295
400	21.846	22.397	22.949	23.501	24.054	24.607	25.161	25.716	26.272	26.829
500	27.388	27.949	28.511	29.075	29.642	30.210	30.782	31.356	31.933	32.513
600	33.096	33.683	34.273	34.867	35.464	36.066	36.671	37.280	37.893	38.510
700	39.130	39.754	40.382	41.013	41.647	42.288	42.922	43.563	44.207	44.852
800	45.498	46.144	46.790	47.434	48.076	48.716	49.354	49.989	50.621	51.249
900	51.875	52.496	53.115	53.729	54.341	54.948	55.553	56.155	56.753	57.349
1000	57.942	58.533	59.121	59.708	60.293	60.876	61.459	62.039	62.619	63.199
1100	63.777	64.355	64.933	65.510	66.087	66.664	67.240	67.815	68.390	68.964
1200	69.536	—	—	—	—	—	—	—	—	—

铜-铜镍(康铜)热电偶(T型)分度表

(参考端温度为0℃)

温度℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
温度℃	热电动势mV
-200	-5.603	—	—	—	—	—	—	—	—	—
-100	-3.378	-3.378	-3.923	-4.177	-4.419	-4.648	-4.865	-5.069	-5.261	-5.439
0	0.000	0.383	-0.757	-1.121	-1.475	-1.819	-2.152	-2.475	-2.788	-3.089
0	0.000	0.391	0.789	1.196	1.611	2.035	2.467	2.980	3.357	3.813
100	4.277	4.749	5.227	5.712	6.204	6.702	7.207	7.718	8.235	8.757
200	9.268	9.820	10.360	10.905	11.456	12.011	12.572	13.137	13.707	14.281
300	14.860	15.443	16.030	16.621	17.217	17.816	18.420	19.027	19.638	20.252
400	20.869	—	—	—	—	—	—	—	—	—

热电偶的应用原理

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℃。