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热电偶简介

什么是热电偶传感器?
热电偶是一种测量温度的传感器。它由一端连在一起的两种不同金属组成。两种金属的连接点加热或冷却时会产生电压,从而推知相关温度。热电偶合金通常为线状。

有哪些不同热电偶类型?
热电偶有不同的金属或校准组合。四种最常见的校准为J、K、T和E。高温校准为R、S、C和GB。尽管最大温度因热电偶中所使用线的直径而有所不同,但每种校准有不同的温度范围和环境。尽管热电偶校准规定温度范围,但最大范围还受到热电偶线直径的限制。也就是说,非常细的热电偶可能无法达到完整温度范围。
点击此处查看每种热电偶的完整参考表。该表包含几乎每种热电偶的热电偶合金国际色标、温度范围和误差限。
如何选择热电偶类型?
由于热电偶测量的温度范围广泛并且相对坚固耐用,因此热电偶在工业中经常使用。选择热电偶时使用以下标准:
  • 温度范围
  • 热电偶或护套材料的耐化学性
  • 耐磨与抗振
  • 安装要求(可能需要与现有设备兼容;现有的孔可能需要确定探头直径)



如何知道要选择的连接点类型?
带护套的热电偶探头提供以下三种连接点类型之一:接地型、非接地型和外露型(请参阅下图“热电偶尖端款式”)。在接地端探头尖端,热电偶线物理连接到探头壁内侧。这导致从外部通过探头壁到热电偶连接点的良好热传递。在非接地型探头中,热电偶连接点与探头壁分离。非接地款式的响应时间比接地款式慢,但提供电气隔离(请参阅下表)。

室温绝缘电阻
非接地型热电偶
标称护套直径 外加直流电压最小值 绝缘电阻最小值
小于0.90mm (0.03in.) 50V 100M欧姆
0.80-1.5mm(0.030~0.059in.) 50V 500M欧姆
大于1.5mm (0.059in.) 500V 1000M欧姆

外露端款式的热电偶从护套尖端突出,外露到周围环境中。此类型提供最佳响应时间,但限于在干燥、非腐蚀性和非加压应用中使用。

什么是响应时间?
一个时间常数,定义为传感器在一组特定条件下达到温度阶跃变化的63.2%所需的时间。传感器接近阶跃变化值的100%需要五个时间常数。外露端热电偶是响应最快的。此外,探头护套直径越小,响应越快,但最大温度可能越低。但请注意,有时探头护套无法承受热电偶类型的完整温度范围。

材质 最高温度 应用环境
氧化气体 氢气 真空 惰性气体
304不锈钢 900°C (1650°F) 非常好 较好 非常好 非常好
Inconel 600 1148°C (2100°F) 非常好 较好 非常好 非常好




热电偶范围和误差限
下表显示J、K、E和T型热电偶的温度范围和精度。 其他热电偶类型。

常见热电偶温度范围图表




热电偶参考表
热电偶产生的电压输出可与热电偶测量的温度相关。下表中的文档提供指定热电偶类型的热电电压以及相应温度。大多数文档还提供热电偶温度范围、误差限以及环境考虑因素。

单击下面的链接以查看相关文档
B型热电偶(° C)  B型热电偶(° F)
C型热电偶(° C) C型热电偶(° F)
E型热电偶(° C) E型热电偶(° F)
J型热电偶(° C) J型热电偶(° F)
K型热电偶(° C) K型热电偶(° F)
N型热电偶(° C) N型热电偶(° F)
R型热电偶(° C) R型热电偶(° F)
S型热电偶(° C) S型热电偶(° F)
T型热电偶(° C) T型热电偶(° F)
钨与钨/
铼合金
CHROMEGA®与黄金-0.07
纯度铁原子


热电偶的类型
串珠线热电偶 串珠线热电偶
串珠线热电偶是最简单的热电偶形式。它包含与焊珠连接在一起的两根热电偶线。由于热电偶的串珠外露,因此有一些应用限制。串珠线热电偶不应与可腐蚀或氧化热电偶合金的液体一起使用。金属表面也可能会出现问题。通常金属表面(尤其是管道)用于接地电气系统。与电气系统的间接连接可能会影响热电偶测量。一般情况下,串珠线热电偶是测量气体温度不错的选择。因为它们可以做得非常小,因此还可提供非常快的响应时间。
热电偶探头 热电偶探头
热电偶探头由金属管内包含的热电偶线组成。管壁称为探头的护套。常见的护套材料包括不锈钢和铬镍铁合金。铬镍铁合金支持的温度范围比不锈钢高,但通常不锈钢是首选,因为它具有广泛的化学相容性。对于非常高的温度,也可能使用其他特种金属护套材料。查看我们的高温特种金属热电偶探头产品线。
热电偶探头尖端提供三种不同的款式:接地型、非接地型和外露型。对于接地型尖端,热电偶与护套壁接触。接地端提供快速响应时间,但最容易受电气接地回路影响。对于非接地端,热电偶通过绝缘层与护套壁隔开。热电偶的尖端通过外露端突出到护套壁外部。外露端热电偶最适合空气测量。

热电偶尖端款式
接地型热电偶 非接地型热电偶 外露型热电偶
接地型热电偶 非接地型热电偶 外露型热电偶
热电偶表面探头 表面探头
测量固体表面的温度对于大多数类型的温度传感器来说都很困难。要确保精确测量,传感器的整个测量面积必须与表面接触。使用刚性传感器测量刚性表面时,这非常困难。由于热电偶由柔韧的金属制成,因此可以形成平薄的连接点,从而提供与刚性固体表面的最大接触。这些热电偶是表面测量的绝佳选择。热电偶甚至可以内置到转动的机构中,使其适合测量移动表面的温度。K型为ChromegaAlomega。

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