工业上测量温度的一个常用方法是,将两种不同材料的导线连接(例如用焊接方法)在一起。将连接点放在需要测温的位置,热电偶产生电势,该电势与(测量端,即连接点)和(参考端/开路端/连接测量仪表端)的温差有关。
国际标准定义了热电偶的标准组合,通用的标准是iec60584。这些标准定义了温差(℃)与输出(mv)的关系,而不是详细介绍材料的构成。iec60584中包括8种常用的热电偶(t型、e型、j型、n型、k型、s型、r型、b型)。iec60584规定的热电偶测温范围是-270-1820℃。也有可测更高温度的,例如wre3-wre25、wre5-wre26两种钨铼热电偶,最高可测2310℃。
工作方式:
热电偶测温原理是:导体中热端的电子密度较低,在热端和冷端之间形成电势。用仪器测得该电势,即可得到温差。连接热端需要另一个导体。如果两个导体相同,产生的电势相同,两个冷端之间输出为零。所以,热电偶用需要用两种不同材料制成,材料组合的原则是:输出信号大,使用寿命长。采用合适的方法连接两个导体,例如用焊接方法等。
热电偶类型:
1、 铂铑10-铂热电偶(s型):
铂铑10-铂热电偶(s型)为贵金属热电偶。其正极(sp)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为10%,含铂为90%,负极(sn)为纯铂,故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃,短期最高使用温度为1600℃。
精度等级:
等级
使用温度范围
允许偏差
i
0-1100℃
±1℃
1100-1600℃
±[1+0.003(t-1100)] ℃
ii
0-600℃
±1.5℃
600-1600℃
±0.25%|t|
2、 铂铑13-铂热电偶(r型):
铂铑13-铂热电偶(r型)为贵金属热电偶。其正极(rp)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为13%,含铂为87%,负极(rn)为纯铂,该热电偶长期最高使用温度为1400℃,短期最高使用温度为1600℃。
精度等级:
等级
使用温度范围
允许偏差
i
0-1100℃
±1℃
1100-1600℃
±[1+0.003(t-1100)] ℃
ii
0-600℃
±1.5℃
600-1600℃
±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)为贵金属热电偶。其正极(bp)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为30%,负极(bn)也为铂铑合金,其中含铑为6%,故俗称双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃,短期最高使用温度为1700℃。
精度等级:
等级
使用温度范围
允许偏差
ii
600-1700℃
±0.25%|t|
iii
600-800℃
±4.0℃
800-1700℃
±0.5%|t|
4、 镍铬-镍硅热电偶(k型)
镍铬-镍硅热电偶(k型)是用量最大的廉价金属热电偶。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℃,不同线径镍铬-镍硅热电偶推荐使用的最高温度不同。
精度等级:
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-镍硅镁热电偶(n型)
镍铬硅-镍硅镁热电偶(n型)是廉价金属热电偶。其使用温度范围为-200-1300℃,不同线径镍铬硅-镍硅镁热电偶推荐使用的最高温度不同。
精度等级:
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-铜镍热电偶(e型)
镍铬-铜镍热电偶(e型)又称镍铬-康铜热电偶,也是一种廉价金属热电偶,其正极(ep)为镍铬10合金,名义化学成分为:ni:cr=90:10,与kp相同;负极(en)为铜镍合金,名义化学成分为55%的铜、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℃,不同线径镍铬-铜镍热电偶推荐使用的最高温度不同。
精度等级:
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)又叫铁-康铜热电偶,也是一种廉价的金属热电偶,它的正极(jp)的名义化学成分为纯铁,负极(jn)是铜镍合金,常被含糊地称之为康铜,其名义化学成分为55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的钴、铁、锰等元素,尽管它叫康铜,但不同于镍铬-康铜和铜-康铜的康铜,故不能用en或tn来替换。铁-康铜热电偶覆盖测温区间为-210-1200℃,但通常使用的温度范围为0-750℃,不同线径铁-铜镍热电偶推荐使用的最高温度不同。
精度等级:
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)又称铜-康铜热电偶,是一种最佳的测温低温的廉价金属热电偶。它的正极(tp)是纯铜,负极(tn)是铜镍合金,常称之为康铜,它于镍铬-康铜的康铜en通用,与铁-康铜的康铜jn不能通用,尽管它们都叫康铜。铜-铜镍热电偶测温区间为-200-350℃,不同线径铜-铜镍热电偶推荐使用的最高温度不同。
精度等级:
等级
使用温度范围
允许偏差
i
-40-350℃
±0.5℃或±0.4%|t|
ii
-40-350℃
±1.0℃或±0.75%|t|
iii
-200-40℃
±1.5℃或±1.5%|t|