熱電偶（thermocouple）是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)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(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)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(diào)節(jié)器配套使用。

　　熱電偶測(cè)溫的14個(gè)問(wèn)常見問(wèn)題：

　　為了方便客戶更好的了解熱電偶的一些知識(shí)，上海自動(dòng)化儀表股份有限公司收集了熱電偶的 14 個(gè)常見問(wèn)題，方便你的使用：

　　熱電偶的測(cè)量原理是什么？

　　熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。

　　熱電偶由兩根不同導(dǎo)線(熱電極)組成，它們的一端是互相焊接的，形成熱電偶的測(cè)量端(也稱工作端)。將它插入待測(cè)溫度的介質(zhì)中；而熱電偶的另一端 (參比端或自由端)則與顯示儀表相連。如果熱電偶的測(cè)量端與參比端存在溫度差，則顯示儀表將指出熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。

　　熱電阻的測(cè)量原理是什么？

　　熱電阻是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體有溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的，熱電阻的受熱部分(感溫元件)是用細(xì)金屬絲均勻地繞在絕緣材料作成的骨架上或通過(guò)激光濺射工藝在基片形成。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)有溫度梯度時(shí)，則所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層的平均溫度。

　　如何選擇熱電偶和熱電阻？

　　根據(jù)測(cè)溫范圍選擇：500℃以上一般選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻；

　　根據(jù)測(cè)量精度選擇：對(duì)精度要求較高選擇熱電阻，對(duì)精度要求不高選擇熱電偶；

　　根據(jù)測(cè)量范圍選擇：熱電偶所測(cè)量的一般指“點(diǎn)”溫，熱電阻所測(cè)量的一般指空間平均溫度；

　　什么是鎧裝熱電偶，有什么優(yōu)點(diǎn)？

　　在IEC1515 的標(biāo)準(zhǔn)中名稱為《mineral insulated thermocouple cable》

　　即無(wú)機(jī)礦物絕緣熱電電偶纜。將熱電極、絕緣物和護(hù)套通過(guò)整體拉制而形成的，外表面好像是被覆一層“鎧裝”，故稱為鎧裝熱電偶。同一般裝配式熱電偶相比，具有耐壓高、可彎曲性能好、抗氧化性能好及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　熱電偶的分度號(hào)有哪幾種? ? 有何特點(diǎn)？

　　熱電偶的分度號(hào)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。

　　分度號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，長(zhǎng)期使用溫度 1400℃，短期 1600℃。在所有熱電偶中，S 分度號(hào)的度等級(jí)zui高，通常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；

　　分度號(hào)與 S 分度號(hào)相比除熱電動(dòng)勢(shì)大 15%左右，其它性能幾乎*相同；

　　分度號(hào)在室溫下熱電動(dòng)勢(shì)極小，故在測(cè)量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線。它的長(zhǎng)期使用溫度為 1600℃，短期 1800℃。可在氧化性或中性氣氛中使用，也可在真空條件下短期使用。

　　分度號(hào)的特點(diǎn)是 1300℃下高溫抗氧化能力強(qiáng)，熱電動(dòng)勢(shì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)的復(fù)現(xiàn)性好，耐核輻照及耐低溫性能也好，可以部分代替 S分度號(hào)熱電偶；

　　分度號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，長(zhǎng)期使用溫度 1000℃，短期 1200℃。在所有熱電偶中使用zui廣泛；

　　分度號(hào)的特點(diǎn)是在常用熱電偶中，其熱電動(dòng)勢(shì)zui大，即靈敏度zui高。宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，使用溫度 0-800℃；

　　分度號(hào)的特點(diǎn)是既可用于氧化性氣氛(使用溫度上限 750℃)，也可用于還原性氣氛(使用溫度上限 950℃)，并且耐 H2 及 CO 氣體腐蝕，多用于煉油及化工；

　　分度號(hào)的特點(diǎn)是在所有廉金屬熱電偶中度等級(jí)zui高，通常用來(lái)測(cè)量 300℃以下的溫度。

　　熱電阻的引出線方式有幾種？都有什么影響？

　　熱電阻的引出線方式有 3 種：即 2 線制、3 線制、4 線制。

　　線制熱電阻配線簡(jiǎn)單，但要帶進(jìn)引線電阻的附加誤差。因此不適用制造 A 級(jí)精度的熱電阻，且在使用時(shí)引線及導(dǎo)線都不宜過(guò)長(zhǎng)。

　　線制可以消除引線電阻的影響，測(cè)量精度高于 2 線制。作為過(guò)程檢測(cè)元件，其應(yīng)用zui廣。

　　線制不僅可以消除引線電阻的影響，而且在連接導(dǎo)線阻值相同時(shí)，還可以消除該電阻的影響。在高精度測(cè)量時(shí)，要采用 4 線制。

　　型熱電偶與 K 型熱電偶相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

　　型熱電偶的優(yōu)點(diǎn)：

　　高溫抗氧化能力強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性強(qiáng)。K 型熱電偶鎳鉻的正極中 Cr、Si 元素?fù)駜?yōu)氧化引起合金成分不均勻及熱電動(dòng)勢(shì)漂移等，在 N 型熱電偶增加 Cr、Si 含量，使鎳鉻合金的氧化模式由內(nèi)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)橥庋趸?，致使氧化反?yīng)僅在表面進(jìn)行；

　　低溫短期熱循環(huán)穩(wěn)定性好，且抑制了磁性轉(zhuǎn)變；

　　耐核輻射能力強(qiáng)。N 型熱電偶取消了 K 型中的易蛻變?cè)?Mn、Co，使抗中子輻照能力進(jìn)一步加強(qiáng)；

　　在 400~1300℃范圍內(nèi)，N 型熱電偶的熱電特性的線性比 K 型好。

　　型熱電偶的缺點(diǎn)：

　　型熱電偶的材料比 K 型硬，較難加工；

　　價(jià)格相對(duì)較貴。N 型熱電偶的熱膨脹系數(shù)要比不銹鋼低 15%，因此 N型鎧裝熱電偶的外套管應(yīng)采用 NiCrSi/NiSi 合金；-在-200~400℃范圍內(nèi)非線性誤差較大。

　　如何選擇合適的熱安裝套管

　　熱安裝套管的形狀主要依據(jù)介質(zhì)的溫度、壓力、密度和流速及所需插入長(zhǎng)度而定。ASME/ANSI PTC19.3 對(duì)此作了充分規(guī)定，采用套管強(qiáng)度分析軟件可計(jì)算出套管設(shè)計(jì)是否符合工藝要求。安裝于現(xiàn)場(chǎng)的熱套管需計(jì)算熱套

　　管的強(qiáng)度，影響護(hù)套管的強(qiáng)度主要有以下三點(diǎn)：

　　流動(dòng)引起的振動(dòng)；經(jīng)過(guò)護(hù)套管的液體產(chǎn)生一定頻率的旋渦，稱為渦區(qū)頻率，該頻率流速成正比。如果這個(gè)頻率和熱套管的固有頻率接近或一致，就會(huì)產(chǎn)生共振，使吸收大量的熱能，從而產(chǎn)生很高的應(yīng)力并有可能損壞熱套管和套管內(nèi)傳感器。ASME 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：渦區(qū)頻率和熱套管固有頻率的比率應(yīng)小于 0.8。

　　流動(dòng)引起的應(yīng)力；流體流動(dòng)隨著流速和密度而變化，并在熱套管施加了力，這個(gè)流動(dòng)引起的壓力通過(guò)計(jì)算可以得出。

　　過(guò)程壓力；熱套管所能承受的zui大靜壓可以計(jì)算得出。

　　一般熱安裝套管的連接方式有螺紋連接式、法蘭連接式和焊接式三種。

　　如何選擇合適的雙金屬溫度計(jì)

　　水平安裝時(shí)，選擇軸向或萬(wàn)向型雙金屬溫度計(jì)；

　　垂直安裝時(shí)，選擇徑向或萬(wàn)向型雙金屬溫度計(jì)；

　　傾斜安裝時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要選擇軸向、徑向或萬(wàn)向型雙金屬溫度計(jì)；

　　如需對(duì)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置上下限報(bào)警控制時(shí)，可選擇電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)

　　雙金屬溫度計(jì)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

　　雙金屬溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格相對(duì)低廉、讀數(shù)直觀，缺點(diǎn)為測(cè)溫范圍較小、精度相對(duì)不高。通常作為就地測(cè)量、顯示儀表。

　　溫度變送器有何特點(diǎn)？

　　溫度變送器的特點(diǎn)是-靜態(tài)功耗低、安全可靠、不需維修、使用壽命長(zhǎng)。-體積較小，可與熱電偶、熱電阻融為一體，不僅安裝方便，還可節(jié)省溫變器安裝費(fèi)用。

　　傳輸信號(hào)為 4-20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，不但抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，而且可節(jié)約價(jià)格較貴的補(bǔ)償導(dǎo)線。

　　可提供符合 HART 協(xié)議及 FF、PROFBUS 總線通訊協(xié)議形式。

　　壓力式溫度計(jì)測(cè)量原理是什么？

　　依據(jù)液體膨脹定律，即一定質(zhì)量的液體，在體積不變的條件下，液體的壓力與溫度呈線形。氣體、蒸汽的壓力與溫度也是呈一定的函數(shù)關(guān)系，

　　因此壓力式溫度計(jì)的標(biāo)尺應(yīng)均勻等分。壓力式溫度計(jì)是由充有感溫介質(zhì)的溫包、傳壓元件(毛細(xì)管)及壓力敏感元件(彈簧管)組成。

　　紅外線溫度計(jì)測(cè)量原理是什么？

　　紅外線測(cè)溫計(jì)由光學(xué)系統(tǒng)，光電探測(cè)器，信號(hào)放大器及信號(hào)處理.顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，該信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。

　　如何選擇合適的補(bǔ)償導(dǎo)線或電纜？

　　熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線和電纜主要用于將熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)延長(zhǎng)至二次儀表或控制室。主要有延伸型和補(bǔ)償型兩種補(bǔ)償導(dǎo)線，延伸型采用與熱電極相同的材料，所以精度較高；補(bǔ)償型采用與熱電極的熱電勢(shì)特性相勢(shì)的材料，所以精度沒(méi)有延伸型高。