熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,在日常生活中應用廣泛。
本文主要是關于熱電偶相關介紹,并就熱電偶型號及測溫范圍展開了深度探討。
熱電偶型號分類
常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶,一般也沒有統一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產,并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。
熱電偶的分度號有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等幾種。其中S、R、B屬于貴金屬熱電偶,N、K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。
以下是對熱電偶分度號的解釋
S 鉑銠10 純鉑
R 鉑銠13 純鉑
B 鉑銠30 鉑銠6
K 鎳鉻 鎳硅
T 純銅 銅鎳
J 鐵 銅鎳
N 鎳鉻硅 鎳硅
E 鎳鉻 銅鎳
(S型熱電偶)鉑銠10-鉑熱電偶
鉑銠10-鉑熱電偶(S型熱電偶)為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規定為0.5mm,允許偏差-0.015mm,其正極(SP)的名義化學成分為鉑銠合金,其中含銠為10%,含鉑為90%,負極(SN)為純鉑,故俗稱單鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1300℃,短期最高使用溫度為1600℃。
S型熱電偶在熱電偶系列中具有準確度最高,穩定性最好,測溫溫區寬,使用壽命長等優點。它的物理,化學性能良好,熱電勢穩定性及在高溫下抗氧化性能好,適用于氧化性和惰性氣氛中。由于S型熱電偶具有優良的綜合性能,符合國際使用溫標的S型熱電偶,長期以來曾作為國際溫標的內插儀器,“ITS-90”雖規定今后不再作為國際溫標的內查儀器,但國際溫度咨詢委員會(CCT)認為S型熱電偶仍可用于近似實現國際溫標。
S型熱電偶不足之處是熱電勢,熱電勢率較小,靈敏讀低,高溫下機械強度下降,對污染非常敏感,貴金屬材料昂貴,因而一次性投資較大。
(R型熱電偶)鉑銠13-鉑熱電偶
鉑銠13-鉑熱電偶(R型熱電偶)為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規定為0.5mm,允許偏差-0.015mm,其正極(RP)的名義化學成分為鉑銠合金,其中含銠為13%,含鉑為87%,負極(RN)為純鉑,長期最高使用溫度為1300℃,短期最高使用溫度為1600℃。
R型熱電偶在熱電偶系列中具有準確度最高,穩定性最好,測溫溫區寬,使用壽命長等優點。其物理,化學性能良好,熱電勢穩定性及在高溫下抗氧化性能好,適用于氧化性和惰性氣氛中。由于R型熱電偶的綜合性能與S型熱電偶相當,在我國一直難于推廣,除在進口設備上的測溫有所應用外,國內測溫很少采用。1967年至1971年間,英國NPL,美國NBS和加拿大NRC三大研究機構進行了一項合作研究,其結果表明,R型熱電偶的穩定性和復現性比S型熱電偶均好,我國目前尚未開展這方面的研究。
R型熱電偶不足之處是熱電勢,熱電勢率較小,靈敏讀低,高溫下機械強度下降,對污染非常敏感,貴金屬材料昂貴,因而一次性投資較大。
(B型熱電偶)鉑銠30-鉑銠6熱電偶
鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型熱電偶)為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規定為0.5mm,允許偏差-0.015mm,其正極(BP)的名義化學成分為鉑銠合金,其中含銠為30%,含鉑為70%,負極(BN)為鉑銠合金,含銠為量6%,故俗稱雙鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1600℃,短期最高使用溫度為1800℃。
B型熱電偶在熱電偶系列中具有準確度最高,穩定性最好,測溫溫區寬,使用壽命長,測溫上限高等優點。適用于氧化性和惰性氣氛中,也可短期用于真空中,但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸氣氣氛中。B型熱電偶一個明顯的優點是不需用補償導線進行補償,因為在0~50℃范圍內熱電勢小于3μV。
B型熱電偶不足之處是熱電勢,熱電勢率較小,靈敏讀低,高溫下機械強度下降,對污染非常敏感,貴金屬材料昂貴,因而一次性投資較大。
(K型熱電偶)鎳鉻-鎳硅熱電偶
鎳鉻-鎳硅熱電偶(K型熱電偶)是目前用量最大的廉金屬熱電偶,其用量為其他熱電偶的總和。正極(KP)的名義化學成分為:Ni:Cr=90:10,負極(KN)的名義化學成分為:Ni:Si=97:3,其使用溫度為-200~1300℃。
K型熱電偶具有線性度好,熱電動勢較大,靈敏度高,穩定性和均勻性較好,抗氧化性能強,價格便宜等優點,能用于氧化性惰性氣氛中。廣泛為用戶所采用。
K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫,還原性或還原,氧化交替的氣氛中和真空中,也不推薦用于弱氧化氣氛中。
(N型熱電偶)鎳鉻硅-鎳硅熱電偶
鎳鉻硅-鎳硅熱電偶(N型熱電偶)為廉金屬熱電偶,是一種最新國際標準化的熱電偶,是在70年代初由澳大利亞國防部實驗室研制成功的它克服了K型熱電偶的兩個重要缺點:K型熱電偶在300~500℃間由于鎳鉻合金的晶格短程有序而引起的熱電動勢不穩定;在800℃左右由于鎳鉻合金發生擇優氧化引起的熱電動勢不穩定。正極(NP)的名義化學成分為:Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4,負極(NN)的名義化學成分為:Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1,其使用溫度為-200~1300℃。
N型熱電偶具有線性度好,熱電動勢較大,靈敏度較高,穩定性和均勻性較好,抗氧化性能強,價格便宜,不受短程有序化影響等優點,其綜合性能優于K型熱電偶,是一種很有發展前途的熱電偶。
N型熱電偶不能直接在高溫下用于硫,還原性或還原,氧化交替的氣氛中和真空中,也不推薦用于弱氧化氣氛中。
(E型熱電偶)鎳鉻-銅鎳熱電偶
鎳鉻-銅鎳熱電偶(E型熱電偶)又稱鎳鉻-康銅熱電偶,也是一種廉金屬的熱電偶,正極(EP)為:鎳鉻10合金,化學成分與KP相同,負極(EN)為銅鎳合金,名義化學成分為:55%的銅,45%的鎳以及少量的錳,鈷,鐵等元素。該熱電偶的使用溫度為-200~900℃。
E型熱電偶熱電動勢之大,靈敏度之高屬所有熱電偶之最,宜制成熱電堆,測量微小的溫度變化。對于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏,宜用于濕度較高的環境。E熱電偶還具有穩定性好,抗氧化性能優于銅-康銅,鐵-康銅熱電偶,價格便宜等優點,能用于氧化性和惰性氣氛中,廣泛為用戶采用。
E型熱電偶不能直接在高溫下用于硫,還原性氣氛中,熱電勢均勻性較差。
(J型熱電偶)鐵-銅鎳熱電偶
鐵-銅鎳熱電偶(J型熱電偶)又稱鐵-康銅熱電偶,也是一種價格低廉的廉金屬的熱電偶。它的正極(JP)的名義化學成分為純鐵,負極(JN)為銅鎳合金,常被含糊地稱之為康銅,其名義化學成分為:55%的銅和45%的鎳以及少量卻十分重要的錳,鈷,鐵等元素,盡管它叫康銅,但不同于鎳鉻-康銅和銅-康銅的康銅,故不能用EN和TN來替換。鐵-康銅熱電偶的覆蓋測量溫區為-200~1200℃,但通常使用的溫度范圍為0~750℃
J型熱電偶具有線性度好,熱電動勢較大,靈敏度較高,穩定性和均勻性較好,價格便宜等優點,廣為用戶所采用。
J型熱電偶可用于真空,氧化,還原和惰性氣氛中,但正極鐵在高溫下氧化較快,故使用溫度受到限制,也不能直接無保護地在高溫下用于硫化氣氛中。
(T型熱電偶)銅-銅鎳熱電偶
銅-銅鎳熱電偶(T型熱電偶)又稱銅-康銅熱電偶,也是一種最佳的測量低溫的廉金屬的熱電偶。它的正極(TP)是純銅,負極(TN)為銅鎳合金,常之為康銅,它與鎳鉻-康銅的康銅EN通用,與鐵-康銅的康銅JN不能通用,盡管它們都叫康銅,銅-銅鎳熱電偶的蓋測量溫區為-200~350℃。
T型熱電偶具有線性度好,熱電動勢較大,靈敏度較高,穩定性和均勻性較好,價格便宜等優點,特別在-200~0℃溫區內使用,穩定性更好,年穩定性可小于±3μV,經低溫檢定可作為二等標準進行低溫量值傳遞。
T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性能差,故使用溫度上限受到限制。
熱電偶測溫范圍
1、鉑銠-鉑熱電偶測溫范圍630.74~1064.43℃
2、鎳鉻-鎳硅熱電偶測溫范圍0~900℃
3、鎢-錸熱電偶測溫范圍300~2000℃
4、鎳鉻-考銅熱電偶測溫范圍0~600℃
5、銅-康銅熱電偶測溫范圍-200~100℃
S型熱電偶在熱電偶系列中具有精確度最高,穩定性最好,測溫溫區寬,運用壽命長等優點。它的物理,化學性能良好,熱電勢穩定性及在高溫下抗氧化性能好,適用于氧化性和惰性氛圍中。由于S型熱電偶具有優秀的綜合性能,契合國際運用溫標的S型熱電偶,長期以來曾作為國際溫標的內插儀器,“ITS-90”雖規則今后不再作為國際溫標的內查儀器,但國際溫度咨詢委員會(CCT)以為S型熱電偶仍可用于近似完成國際溫標。
S型熱電偶缺乏之處是熱電勢,熱電勢率較小,靈活讀低,高溫下機械強度降落,對污染十分敏感,貴金屬資料昂貴,因此一次性投資較大。 這里的資料由江蘇金湖奧特美自動化儀表廠免費為您提供,希望可以給需要的人帶來更大的幫助
熱電偶各類型測溫范圍
一、S型熱電偶:鉑銠10-鉑熱電偶,溫度范圍0~1300℃;優點:1、耐熱性、安定性、再現性良好及較優越的精確度; 2、耐氧化、耐腐濁性良好; 3、可以做為標準使用。 缺點:1、熱電動勢值小,補償導線誤差大; 2、價格高昂; 3、在還元性氣體環境較脆弱。(特別是氫、金屬蒸氣)
二、R型熱電偶:鉑銠13-鉑熱電偶,溫度范圍0~1300℃; 優點:1、耐熱性、安定性、再現性良好及較優越的精確度; 2、耐氧化、耐腐濁性良好; 3、可以做為標準使用。 缺點:1、熱電動勢值小,補償導線誤差大; 2、在還元性氣體環境較脆弱(特別是氫、金屬蒸氣); 4、價格比S分度高昂。
三、B型熱電偶:鉑銠30-鉑銠6熱電偶,溫度范圍0~1600℃; 優點:1、耐氧化、耐腐濁性良好; 2、在常溫環境下熱電動勢非常小,不需補償導線; 3、耐熱性與機械強度較R型優良。 缺點:1、在中低溫域之熱電動勢極小,600℃以下測定溫度不準確; 2、熱電動勢值小,熱電動勢之直線性不佳; 3、價格比S分度還要貴;
四、K型熱電偶:鎳鉻-鎳硅熱電偶,溫度范圍0~1300℃; 優點:1、熱電動勢之直線性良好; 2、1000℃以下耐氧化性良好; 3、在金屬熱電偶中安定性屬良好。 缺點:1、熱電動勢與貴金屬熱電偶相比較時變化較大; 2、不適用于還元性氣體環境; 3、受短范圍排序之影響會產生誤差。
五、N型熱電偶:鎳鉻硅--鎳硅熱電偶,溫度范圍-270~1300℃; 優點:1、1200℃以下耐氧化性良好。 2、熱電動勢之直線性良好。 缺點:1、不適用于還元性氣體環境 2、熱電動勢與貴金屬熱電偶相比較時變化較大。
六、E型熱電偶:鎳鉻硅--康銅熱電偶,溫度范圍-270~1000℃ 優點:1、熱電偶中感度最好; 2、與J熱電偶相比耐熱性良好; 3、適于氧化性氣體環境。 4、價格低廉 缺點:不適用于還元性氣體環境
七、J型熱電偶:鐵--康銅熱電偶,溫度范圍-210~1000℃; 優點:1、可使用于還元性氣體環境 2、熱電動勢較K熱電偶大20%。 3、價格較便宜,適用于中溫區域。 缺點:易生銹,再現性不佳。
八、T型熱電偶:銅--康銅熱電偶,溫度范圍-270~400℃; 優點:1、熱電動勢之直線性良好。 2、低溫之特性良好 3、再現性良好、高精度。 缺點:1、使用溫度限度低。 2、熱傳導誤差大。
九、PT100型熱電阻:鉑電阻,溫度范圍-200~500℃; 鉑材料的優點是化學穩定性好、能耐高溫,容易制得純鉑,它的缺點是:在還原介質中,特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來的蒸汽所沾污,使鉑絲變脆,并改變電阻與溫度之間的關系。
十、Cu50型熱電阻:銅電阻,溫度范圍-50~100℃: 銅熱電阻的價格便宜,線件度好,工業上在-50-- 100℃范圍內使用較多。銅電阻怕潮濕,易被腐蝕,熔點亦低。
熱電偶選型
熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結構卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。
選擇熱電偶要根據使用溫度范圍、所需精度、使用氣氛、測定對象的性能、響應時間和經濟效益等綜合考慮。
1、測量精度和溫度測量范圍的選擇
使用溫度在1300~1800℃,要求精度又比較高時,一般選用B型熱電偶;要求精度不高,氣氛又允許可用鎢錸熱電偶,高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶;使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶;在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶,低于400℃一般用E型熱電偶;250℃下以及負溫測量一般用T型電偶,在低溫時T型熱電偶穩定而且精度高。
2、使用氣氛的選擇
S型、B型、K型熱電偶適合于強的氧化和弱的還原氣氛中使用,J型和T型熱電偶適合于弱氧化和還原氣氛,若使用氣密性比較好的保護管,對氣氛的要求就不太嚴格。
3、耐久性及熱響應性的選擇
線徑大的熱電偶耐久性好,但響應較慢一些,對于熱容量大的熱電偶,響應就慢,測量梯度大的溫度時,在溫度控制的情況下,控溫就差。要求響應時間快又要求有一定的耐久性,選擇鎧裝偶比較合適。
4、測量對象的性質和狀態對熱電偶的選擇
運動物體、振動物體、高壓容器的測溫要求機械強度高,有化學污染的氣氛要求有保護管,有電氣干擾的情況下要求絕緣比較高。
5、注意事項
◆熱電偶公稱壓力:一般是指在工作溫度下保護管所能承受的靜態外壓而破裂。
◆熱電偶最小插入深度:應不小于其保護套管外徑的8-10倍(特列產品例外)
◆絕緣電阻:當周圍空氣溫度為15-35℃,相對濕度《80%時絕緣電阻≥5兆歐(電壓100V)。具有防濺式接線盒的熱電偶,當相對溫度為93± 3℃ 時,絕緣電阻≥0.5兆歐(電壓100V)
◆高溫下的絕緣電阻:熱電偶在高溫下,其熱電極(包括雙支式)與保護管以及雙支熱電極之間的絕緣電阻(按每米計)應大于下表規定的值。
選型流程:型號--分度號—防爆等級—精度等級—安裝固定形式—保護管材質—長度或插入深度
一般熱電偶型號為:WR□□-□□□下面是每個字母代表的意思:W----溫度儀表
R----熱電偶
□----熱電偶材料(R--鉑銠30-鉑銠6、P--鉑銠10-鉑、N--鎳鉻-鎳硅、E--鎳鉻-銅鎳(鎳鉻-康銅)、C--銅-銅鎳、F--鐵-銅鎳、M--鎳鉻硅-鎳硅
□----支數(空位為單支,2為雙支式)
□----安裝固定形式(1、無固定裝置式。2、固定螺紋式。3、活動法蘭式。4、固定法蘭式。、5、活動法蘭角尺式。6、固定螺紋錐形保護管式
□----接線裝置(0、鎧裝保護帽帶引線。1、接線板。2、防濺接線盒。3、防水接線盒。4、防爆接線盒。5、防噴接線盒。6、圓接插件。7、扁接插件 8、顯示防爆接線盒。9、鎧裝手柄帶線及插頭。R、保護帽帶金屬軟管。Z、簡易接線柱。F、防腐接線盒
□----直徑序號(0、Φ16mm保護管。1、Φ25mm保護管(雙層套管)或為Φ12mm不銹鋼管。2、Φ16mm高鋁質管(單層套管)。3、Φ20mm高鋁質保護管。4、Φ16mm剛玉管。5、Φ25mm剛玉管(雙層套管)
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