热电偶测温基本概念

  云天 ·  2008-06-23 13:15  ·  42150 次点击
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**1、热电偶测温原理**热电偶测温的基本原理是热电效应。两种不同的导体(或半导体)两端接合组成回路,当两个接合点的温度不同时,会在回路内产生热电势,这一现象称为热电现象。用它进行温度的测量就是依赖所产生热电势与两个接合点温度之间的一定关系而实现的,这一现象是在1821年由德国医生塞贝克(T·J·Seebeek)所发现的所以又被称为塞贝克效应。**2、国际标准化热电偶**70年代初热电偶的分度表逐步走向国际统一标准,1977年发布了IEC(出版物)584-1-1977“热电偶第一部分:分度表”对8种热电偶规定用英文字母代表,以后又发布了IEC出版物584-2-1989“热电偶第二部分:允差”,1990年实行ITS-90国际温标以后,1995年IEC又对原国际标准作了修订,发布了新的IEC584-1-1995“热电偶第一部分:分度表”。(1)铂铑10—铂热电偶(S型)铂铑10—铂热电偶(S型热电偶)为贵金属热电偶,其正极(SP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铂90%,含铑10%,负极(SN)为纯铂,它的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准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长,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,适于氧化和惰性气氛中,它的不足之处是热电势、热电势率较小,灵敏度低,高温下机械强度差,对污染很敏感,材料昂贵,S型热电偶允许偏差见表1。表1
铂铑10—铂热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差I0~1100℃1100~1600℃±1±℃II0~600℃600~1600℃±1.5±0.25%|t|
(2)铂铑13—铂热电偶(R型)铂铑13—铂热电偶(R型热电偶)为贵金属热电偶,其正极(RP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铂为87%,含铑为13%,负极(RN)为纯铂,长期使用最高温度为1300℃,短期使用最高温度为1600℃,R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当、国外英、美等国研究发现R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶好,R型热电偶不足之处是热电势、热电势率较小,灵敏度低,高温下机械强度下降,,对污染敏感,材料昂贵这些也与S型热电偶相同,R型热电偶允许偏差见表2。表2铂铑13—铂热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差I0~1100℃1100~1600℃±1±℃II0~600℃600~1600℃±1.5±0.25%|t|
(3)铂铑30—铂铑6热电偶(B型)铂铑30-铂铑6热电偶(B型热电偶)为贵金属热电偶,其正极(BP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑量30%,负极(BN)也为铂铑合金,含铑量为6%,该热电偶长期最高使用温度为1600℃,短期最高使用温度为1800℃。B型热电偶的准确度高,稳定性能好,测温温区宽,使用寿命长,测温上限高,它还适宜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型热电偶的参考端不须用补偿导线进行补偿,这是因为在0~50℃范围内热电势小于3μm,B型热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏度低,高温下机械强度下降,抗污染能力差,贵金属材料昂贵等,B型热电偶允许偏差见表3。
表3铂铑30—铂铑6热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差II600~1700℃±0.25%|t|III600~800℃800~1700℃±4.0℃±0.5%|t|
(4)镍铬—镍硅热电偶(K)型镍铬—镍硅热电偶(K型热电偶)是目前用量最大的廉金属热电偶,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,其使用温度范围为-200~1300℃。K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,价格便宜等优点,能用于氧化性、惰性气氛中,但是它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。K型热电偶的允许偏差见表4。表4镍铬—镍硅热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差I-40~1100℃±1.5℃或±0.4%|t|II-40~1300℃±2.5℃或±0.75%|t|III-200~40℃±2.5℃或±1.5%|t|
(5)镍铬硅—镍硅热电偶(N型)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,正极(NP)的名义化学成分:Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4,负极(NN)的名称化学成分为:Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1,其使用温度范围为-200~1300℃。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,缺点是在高温下不能直接用于硫,还原性或还原、氧化交替的气氛中和真空中,N型热电偶允许偏差见表5。表5
镍铬硅—镍硅热电偶在使用温度范围内的允许偏差等级使用温度范围允许偏差I-40~1100℃±1.5℃或±0.4%|t|II-40~1300℃±2.5℃或±0.75%|t|III-200~40℃±2.5℃或±1.5%|t|
(6)镍铬—铜镍(康铜)热电偶(E型)镍铬—铜镍热电偶(E型热电偶)又称镍铬—康铜热电偶,是一种廉金属热电偶,其正极(EP)为镍铬10合金,化学成分与KP相同,负极(EN)为铜镍合金,名称化学成分为55%铜,45%的镍以及少量的钴、锰、铁等元素,该热电偶的使用温度为-200~900℃。E型热电偶电动势之大,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,宜于湿度较高的环境,E型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,惰性气氛中,缺点是不能直接在高温下用于硫,还原性气氛中,热电均匀性较差,E型热电偶允许偏差见表6。表6镍铬—铜镍热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差I-40~800℃±1.5℃或±0.4%|t|II-40~900℃±2.5℃或±0.75%|t|III-200~40℃±2.5℃或±1.5%|t|
(7)铁—铜镍(康铜)热电偶(J型)铁—铜镍热电偶(J型热电偶)又叫铁一康铜热电偶,是一种价格低廉的廉金属热电偶,它的正极(JP)的名义化学成分为纯铁,负极(JN)是铜镍合金,其名义化学成份为55%的铜和45%的镍以及少量但却十分重要的钴、铁、锰等元素,尽管它也叫康铜,但却不同于镍铬—康铜和铜—康铜的康铜,故不能用EN或TN来替换。铁—康铜热电偶覆盖测量温区为-210℃~1200℃,但常用的温度范围为0℃~750℃J型热电偶线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,稳定性和均匀性较好,价格便宜,它可用于真空、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,不能无保护直接在高温下用于硫化气氛中,它的允许偏差见表7。表7铁—镍铜热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差I-40~750℃±1.5℃或±0.4%|t|II-40~750℃±2.5℃或±0.75%|t|
(8)铜—铜镍(康铜)热电偶(T型)铜—铜镍热电偶(T型热电偶),又叫铜-康铜热电偶,是一种最佳的测量低温的廉金属热电偶,正极(TP)是纯铜,负极(TN)是铜镍合金,常称之为康铜,它与镍铬—康铜的康铜EN通用与铁—康铜的康铜JN不能通用,虽然它们都叫康铜、铜—康铜热电偶测量温区为-200~350℃。T型热电偶具有线性度好,热电动势大,灵敏度高,稳定性和均匀性好,价格便宜等优点,特别是在-200~0℃温区使用,稳定性更好,年稳定性小于±3μv,在低温可作标准进行低温量值传递。缺点是正极铜在高温下抗氧化性能差,上限温度受到限制,T型热电偶的允许偏差见表8。表8铜—铜镍热电偶在使用温度范围内允许偏差等级使用温度范围允许偏差I-40~350℃±1.5℃或±0.4%|t|II-40~350℃±2.5℃或±0.75%|t|III-200~40℃±2.5℃或±1.5%|t|

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