热电偶 - 图文

大庆石油学院本科生毕业设计（论文）

国仪器仪表学会把这种热电偶定名为N型。IEC也接受这定名并列如标准之内。我国也指定了标准（GB／T16839.1-1997）。这种N型热电偶，由于调整了合金成分，添加了浠土金属，使合金丝的温度抗氧化性和热电稳定性有明显的提高。试验表明：N型热电偶的长期稳定远优于Ｋ型热电偶，成为可用于-50?C~1300?C的优秀的廉价的热电偶。

6. 镍铬－铜镍热电偶（分度号E）

镍铬－铜镍热电偶为贱金属热电偶，镍铬为正极，铜镍为负极。它适用于-200?C~800?C温区的氧化性和惰性气氛中的温度测量，但不宜用于还原性气氛中。它的耐热和抗氧化性比铜－铜镍和铁－铜镍好；热电势率大；价格低廉，但是热电均匀性较差，测温精度也较低。

这种热电偶适合在0?C以下测量温度，因为它在高湿度气氛中不易腐蚀。在常用热电偶中这些热电偶每摄氏度对应的电势最高，因此经常使用这种热电偶。

7. 铜－铜镍热电偶（分度号T）

它是贱金属热电偶，铜为正极，铜镍合金为负极。适合于在-200?C~350?C，它的最高测量与热电极直径有关。在贱金属热电偶中，铜－铜镍热电偶的准确度最高，低于下限温度-200?C度时，热电势随温度而很快下降，而且，这时铜中存在的少量铁杂质和铜镍的不均匀性对热电势非常敏感。上限温度为350度，这是由铜在高温下易氧化而限定的。铜－铜镍热电偶的引线为铜导线，这有利于与测量仪器相联结，不产生附加的热电势。这种热电偶具有稳定性好，灵敏度高和价格低廉等优点。

8. 铁－铜镍热电偶（分度号J）

它也是贱减数热电偶，纯铁为正极，铜镍为负极。测量范围-200?C~400?C。她的最高测量温度可延伸到1200?C度，但应该指出，当J型热电偶已在高于760?C使用过时，其低于760?C的性能也许不能在指定的允差内。它适合在氧化、还原、真空及中性气氛中使用，它在潮湿的气氛中是抗腐蚀的，特别适合于0?C以下温度的测量。它的主要特点是测温准确度高，稳定性好，低温时灵敏度高以及价格低廉。

2.3 注意事项

1. 对于分度号为S，R，B的贵金属来说，长期使用最高温度是指在干燥空气中热电偶在该温度下经过200h工作后，其原始分度值的变化不超过0.5%；短期使用的最高温度、工作气氛及原始值的变化与上述相同，经历时间则为20h。

2. 对于分度号为K，E，J，T，N的贱金属来说，其长期使用的最高温度是指

6

大庆石油学院本科生毕业设计（论文）

在干燥空气中热电偶在该温度下经过1000h工作后，其原始分度值的变化不超过0.75%；短期使用的最高温度、工作气氛及原始值的变化与上述相同，经历时间则为100h。

3. 分度号为E，J，T热电偶的负极虽然都是康铜，但通常含有小量的不同元素，以控制热电势，并相应减少镍或铜的含量，或同时减少二者的含量。

7

大庆石油学院本科生毕业设计（论文）

第3章 热电偶的校验及误差分析

由于热电偶热电极在使用过程中，热端受氧化、腐蚀和在高温下热电偶材料的再结晶，使热电特性发生变化，而使测量误差越来越大。为了使温度的测量能保证一定的精度，热电偶必须定期进行校验，以测出热电势变化的情况。当其变化超出规定的误差范围时，可以更换热电偶丝或把原来热电偶的热端剪去一段，重新焊接后加以使用。在使用时还必须重新进行校验。

热电偶校验是一项比较重要的工作，根据国家规定的技术条件，各种热电偶必须在表2-1规定的下列温度点进行校验，各温度点的最大误差不能超过允许的误差范围，否则不能应用。

表2-1 常用热电偶校验允许偏差

分度号 热电偶材料 S K 铂铑-铂 镍铬-镍硅 校验温度点，℃ 温度 600、800、1000、1200 0～600 400，600，800，1000 0～400 热电偶允许偏差（℃） 偏差 ±2.4 ±4 温度 >600 >400 偏差 占所测热电势的±0.4% 占所测热电势的±0.75%

对于表中所列温度点必须控制在±10?C范围内。对于K、E型热电偶，如果使用在300?C以下时，应增加100?C校验点，校验时在油槽中与二等标准水银温度计比较。对于要求精度很的S热电偶可以用辅助平衡点：锌、锑、铜的凝固点进行校验。

3.1 热电偶的校验方法

校验的目的是核对标准热电势-温度关系是否符合标准，或确定非标准热电偶的热电势-温度标定曲线，也可能通过标定消除测量系统的系统误差。标定方法有定点法和比较法。

定点法是以纯元素的沸点或凝固点作为温度标准。如基准铂铑961.78?C、锑的凝固点630.74?C作为标准温度进行标定。

比较法是将标准热电偶与被校热电偶之间直接进行比较，比较法又可分为双

10-铂热电偶在

630.74?C～1064.18?C的的温度间隔内，以金的凝固点1064.43?C、银的凝固点

8

大庆石油学院本科生毕业设计（论文）

极法，同名极法（单极法）和微差法，通常采用双极法。

双极法标定系统原理图，见图2-1所示。

图2-1 热电偶校验装置示意

1-调压变压器； 2-管式电炉；3-标准热电偶；4-被校热电偶；5-冰点槽； 6-切换开关；7-直流电位差计；8-镍块；9-试管

标定S型热电偶时，将标准热电偶与被标定热电偶的工作端，用铂丝捆扎在一起，插到管式炉内的均匀温度场中，冷端分别插在0?C恒温器中。用自耦变压器调节炉温，当炉温到达所需的标定温度点±10?C内，且炉温变化每分钟不超过0.2?C时，就可读数。每一个标定点温度的读数不得少于四次。

如果标定不同于标准热电偶材料的热电偶，为了避免被标热电偶对标准热电偶产生有害影响，要用石英管将两者隔离开，而且为保证标准热电偶与被标热电偶工作端处于同一温度，常把其热端放在金属镍块中，并把镍块置于电炉的中心位置，且炉口用石棉堵严。

实例：在温度600?C附近时，标准热电偶的热电势读数平均值为5.252mV，标准热电偶证书中，在工作端为600?C，冷端为0?C时的热电势为5.242mV，而在分度表上，工作端为600?C，冷端为0C时热电势为5.222mV。

首先算出标准热电偶在600?C时的误差△E=5.242-5.222=0.02mV，可见标准热电偶的指示值是偏高的，因此要把标准热电偶的读数平均值减去误差：5.252-0.020=5.232mV（如标准热电偶指示值偏低，则要在平均值上加上误差）。然后从分度表中查出与5.323mV相对应的温度601?C。此温度即为标准热电偶与被校热电偶工作端的温度值。

然后把被校热电偶的平均读数由响应的分度表中查处相对应的温度值，并与601?C进行比较，即可的出在601?C时被校热电偶的误差。

9