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虽然热电偶的品种很多，结构和外形也各不相同，但基本组成是一样的，即由两种不同材料的热电极组成。但在实际测温中只有两种不同材料的热电极还不够，还要有外部保护套管，中间的绝缘材料和后部的接线盒等组成。(1)热电极材料热电偶可由任意二种不同材料的热电极组成，用各种不同的热电极可以配成各种不同的热电偶，但实际上，并不是所有材料都适宜制作热电偶的，目前被采用的热电极仅有少数几种，而被普遍采用来测温的常用热电偶则更少，这是因为对热电极材料的要求是多方面的，主要有以下几点：1．热电特性稳定，热电势与温度的对应关系在长期使用中不会变动，这样对热电偶进行分度才有意义，才可用于测温。2．热电偶产生的热电势要大，在同样的被测温度下，热电势及热电势率较大的热电偶，对显示仪表灵敏度的要求相应可低一些或相同灵敏度的仪表，热电势大的测量精度相应较高，这对某些测量环境条件较差的地方是很有意义的。3．电阻温度系数和电阻率要小，而电导率要高，热电偶的电阻随温度的变化对测量的准确性有影响，尤其是在测量中采用动圈式仪表时，如果热电极材料的电阻比动圈式仪表内阻小得多，而且虽温度的变化也很小，则在测量电路中的电阻变化就会很小，测量误差就小。4．热电偶产生的热电势与温度关系为单值关系，最好成线性关系或简单的函数关系，这样可以使显示仪表的刻度简单，也可以减少刻度误差。5．材料的复制性好，互换性好，便于大量生产，便于制定统一的分度表，材料要有韧性，焊接性能好，以利于热电偶制作。6．材料的机械强度要良好，资源丰富，冶炼工艺不宜太复杂，价格低廉。以上的要求只是相对的，我们很难找到一种完全合乎理想的热电极材料，而是在不同的具体条件下，选用不同的热电极制成对我们最有利的热电偶。根据制造热电偶材料的特性，热电偶可以分为四大类：a用贵金属制成的热电偶b用廉金属制成的热电偶c难熔金属制成的热电偶d非金属热电偶纯金属的热电偶容易复制，但其热电势和热电势率较小，非金属热电偶的热电势率较大，熔点高，某些碳化物还可在含碳气氛中工作，但是这些热电偶的复现性和稳定性较差，有些还处于研究阶段，而合金热电偶的热电性能和工艺性能介于纯金属和非金属之间，目前常用的热电偶一般都是用纯金属与合金相配或者是合金与合金相配。(2)绝缘材料热电偶在使用时，除了测量端外，其它各部分之间，包括两极与连接导线之间均要求有良好的绝缘，否则会产生热电势的损耗而引入误差，甚至产生短路而无法测量。用于热电偶的绝缘材料一般分为有机和无机两类，二者各有优缺点，有机绝缘材料有良好的电气性能，物理化学性能和工艺加工方便等，但它在耐高温高频和稳定性方面的性能较差、如聚乙稀其长期使用温度仅80℃，聚四氟乙烯也只能达到250℃，所以这类有机绝缘材料通常只用于温度较低的热电偶尾部，常用的有机绝缘材料见表1。表1
有机绝缘材料名称长期使用的有效温度（℃）抗湿性耐磨性天然橡胶60～80良良聚乙烯80良良聚氯乙烯90良良棉纱100次次丝绸110～120次次聚全氟乙烯200良良聚四氟乙烯250良良氟橡胶250～300良良硅橡胶250～300良良在高温下测量，则采用无机绝缘材料，其特点是耐高温，膨胀系数小，常用的有陶瓷、石英、氧化铝和氧化镁等见表2。表2
无机绝缘材料名称化学符号最低纯度%适用上限温度℃长期使用温度℃玻璃釉——250150石棉——500400玻璃和玻璃纤维——500400云母——600500石英SiO99.012001100陶瓷——14001200氧化铝Al2O399.518001600氧化镁MgO99.424002000氧化铍BeO99.824002100氧化钍ThO299.527002500为了方便，也可将此绝缘材料预先制成园形或椭园形的绝缘管，有单孔、双孔、四孔及其它特殊的规格，除此以外，还可把无机绝缘材料直接涂敷在热电偶表面，或者把粉状无机绝缘材料加压后烧结在热电极和保护管之间。(3)保护管材料保护管，也就是热电偶的壳体或外罩，在热电偶的一般结构中，都常有适当的保护管，它可以使热电极本身与被测介质不直接接触，也可以防止或减小火焰和气流冲刷和辐射，即可延长热电偶的使用寿命，另外它还起到固定和支撑热电极的作用。制作保护管的材料应具备下列性能：1．气密性好（即气孔率小）不使外部介质渗透到保护管内部，以免热电极损坏。2．应有足够的机械强度，抗弯和抗压不易损坏。3．物理化学性能稳定，在长期使用过程中与外介质，内部绝缘材料和热电极材料不能相互作用而变质，也不产生对热电极有害的气体。4．导热性能好，测温时，应尽量减少滞后现象及在管内外不应产生过大的温差。有些热电偶在特殊条件下使用，还应有特殊的要求。保护管有金属管和非金属管二类。金属管有：铝、铜和铜合金（黄铜和青铜）一般只用在350℃以下，铜易氧化，因此常在表面镀镍和铬，600℃左右氧化性环境中一般采用碳钢，表面镀镍。1100℃时采用高铬钢（28Cr钢）。不锈钢长期使用在800～900℃以下，镍基高温合金可用到1250℃，在特殊情况下，也有用铂、铂铑合金和铱铑合金等贵金属材料，主要用于1400～2000℃温度范围的氧化气氛中；钼、钼铌、钨和钨铼合金等难熔金属材料主要用在还原性气氛的高温测量中。非金属管有石英，一般在1100℃以下使用，高温陶瓷价格便宜可长时间用于1200℃以下，氧化铝、氧化镁都可用到1700℃左右，还有氧化铍、氧化锆、氧化硅、石墨等不同程度的用在1000～2100温度范围内。除了以上的绝缘材料和保护管材料外，有的热电偶还有封结材料，一般有环氧树脂、铅玻璃、高温玻璃、玻璃柱、陶瓷质粉、磷铝水泥、磷酸镁铝水泥、磷酸铝水泥等。