热电偶的结构和工作原理

热电偶是工业上zui常用的温度检测元件之一，热电偶的工作原理是根据塞贝克效应，两个不同成分的导体两端连接在电路上，两个连接端的温度不同时，电路内会产生热电流的物理现象。

在工业测温中zui广泛使用的温度传感器之一，热电偶与铂测温电阻体一起，约占温度传感器整体的60%，热电偶通常与显示仪表等组合使用，在各种生产过程中直接测量-40~1800℃范围内的液体、蒸汽、气体介质及固体的表面温度。

优势包括:

①测量精度高②测量范围广③结构简单，热电偶使用方便。

热电偶测温的基本原理

热电偶是温感元件，是直接测定温度，将温度信号转换为热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换为被测定介质的温度的仪表。

热电偶测温的基本原理是，两个不同成分的材质导体构成闭合电路，两端有温度梯度时，电流流过电路，这时，两端之间存在电动势<； br/>； 热电动势是所谓塞贝克效应。

两种不同成分的均质导体为热电极，温度高的一方为工作端，温度低的一方为自由端，自由端始终处于一定的温度。 根据热电动势和温度的函数关系，制作热电偶索引表的分度表在自由端温度为0℃的条件下得到，根据热电偶的不同，分度表也不同。 在热电偶电路中插入第三金属材料的情况下，如果该材料的两个接点的温度相同，则热电偶产生的热电势不变化，即不受第三金属访问电路的影响。 因此，测温热电偶时，如果访问测量仪器测量热电动势，则可以得知被测介质的温度。

热电偶焊接两种不同材料的导体或半导体a和b，如图所示构成一个闭合电路。

当导体a和b的两个执着点1和2之间存在温度差时，在两者之间产生电动势，在电路中产生大电流的现象被称为热电效应。 热电偶利用这个效果发挥作用。 在两个不同成分的导体(称为热电偶芯线和热电极)的两端连接电路，如果接合点的温度不同，则在电路中产生电动势的现象称为热电效应，该电动势称为热电势。 热电偶是利用该原理进行温度测量的，其中直接用于测量介质温度的一端称为工作端(也称为测量端，另一端称为冷端(也称为补偿端) )的冷端与显示器或辅助器连接，显示器表示热电偶产生的热电势。 热电偶实际上是将热能转换为电能，利用产生的热电势测量温度的能量转换器，热电偶的热电势是热电偶的两端温度函数的差，不是热电偶的两端温度差的函数， 2 :热电偶产生的热电势的大小，在热电偶的材料均匀的情况下，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成分和两端的温度差有关的3 :热电偶的两个热电偶线材的成分确定后，热电偶的热电势的大小， 如果仅与热电偶的温度差有关的热电偶的冷端温度保持恒定，则该热电偶的热电势只是工作端温度的一值函数。

热电偶的种类和结构

一、种类:

热电偶有标准热电偶和非标准热电偶两种。

标准热电偶是指国家标准规定了热电势与温度的关系、允许误差、统一的标准尺度的热电偶，有与其配套的显示器。 未标准化的热电偶不及使用范围或数量级标准化的热电偶，一般也没有统一的标度表，主要用于特殊情况下的测量。

二、热电偶的基本结构:

工业测温用的热电偶，作为基本构造有热电偶线材、绝缘管、保护管、端子箱等。

常用热电偶导线束及其性能:

1 .铂铑10-铂热电偶(也称为索引号s、单铂铑热电偶)该热电偶正极成分为含有10%铑的铂铑合金，负极为纯铂； 其特点包括:

(1)热电性能稳定、耐氧化性强、优选在氧化性气氛中连续使用，长期使用温度达到1300℃，超过1400℃时，在空气中即使是纯白金线也会再结晶，晶粒变粗大而断裂

(2)精度高，它在所有热电偶中精度等级zui高，通常用作标准，或测量高温度

(3)使用范围广，均匀性和互换性好；

(4)主要缺点是微分热电势小，灵敏度低，价格高，机械强度低，不适合在有还原性气氛或金属蒸汽的条件下使用。

2 .铂铑13-铂热电偶(也称索引号r、单铂铑热电偶)该热电偶的正极含有13%的铂铑合金，负极为纯铂，与s型相比电位率大约15%，其他性能大致相同，这种热电偶在日本产业界作为高温热电偶zui较多，在中国较少

3、铂铑30-铂铑6热电偶(也称为索引号b、铂铑热电偶)。

该热电偶的正极是含有30%铑的铂铑合金，负极是含有6%铑的铂铑合金，在室温下热电势小，因此测定时不需要补偿引线，能够忽略冷温度变化的影响的长期使用温度为1600℃，短期为1800℃，热电势小，因此灵敏度高

b型热电偶适合在氧化性或中性气氛中使用，即使在可以在真空气氛中短期使用还原气氛下，其寿命为r或s型的10~20倍，其电极由铂铑合金构成，因此存在铂铑-铂热电偶的负极上的所有缺点，高温时大的结晶化倾向少， 且具有较大的机械强度，同时由于对杂质的吸收和铑的迁移的影响较小，长期使用后，热电势变化不严重，缺陷价格高(与铂铑相比)。

4、镍铬合金热电偶(分度代号k )

这个热电偶的正极是含有10%铬的镍铬合金，负极是含有3%硅的镍硅合金(在一些国家，负极是纯镍)。 可测定0~1300℃的介质温度，适用于氧化性及惰性气体中的连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，热电势与温度的关系基本为线性，廉价，是目前使用量zui较大的热电偶。

本文热电偶高频词： 电势  铂铑 

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