热电偶的应用领域

在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种无源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。

图 1

装配热电偶主要由接线盒、保护管、绝缘套管、接线端子、热电极（由两种不同成分的金属或合金组成的）组成基本结构，并配以各种安装固定装置。铠装热电偶主要由接线盒、接线端子和铠装偶元件组成基本结构，并配以各种安装固定装置。铠装偶元件由导体、高温绝缘氧化镁、外套1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管，经多次一体拉制而成。

工作原理是两种不同成分的导体一端经焊接，另一端接上显示仪表，焊接端叫工作端（又叫测量端），另一端叫冷端（又叫参比端），当工作端和参比端存在温差时，就会在回路中产生电流，仪表上就会指示出热电偶所产生的热电动势所对应温度值。（热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增大，热电动势的大小仅与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶的长度和直径无关。）

隔爆原理和结构：隔爆式热电偶和装配式热电偶的结构，工作原理基本相同，所区别的是，隔爆型产品接线盒（外壳）在设计上采取了隔爆结构，故当即其外壳内部的爆炸性混合物气体发生爆炸时，外壳不会破坏，而且由此产生的热能不能顺利地向外进行扩散--传爆，而只能沿着外壳上具有足够连接长度的微小缝隙，缓慢地传至壳体外部，这时，传到壳外气体的瞬间温度已不致于能点燃外界的爆炸性气体，即不会导致爆炸。

铠装热电偶特点：

1、具有能弯曲、耐高压、热响应时间短和坚固耐用

2、由于它体积小、反应速度快，适用性强等优点，可以安装到狭小的或结构复杂的空间

3、由于偶丝密封状态好，不容易受介质侵蚀，因而提高了其测温的准确性可靠性，延长了使用寿命。

铠装热电偶分类：

1、露端式

特点：a、反应速度快

b、适合于测量发动机的排气温度等

c、与其它测量结构相比机械强度差。

2、接壳式

特点：a、反应速度快

b、耐压可达3500KG/cm²（350MPa）

c、不适应用于有电磁干扰场合。

3、绝缘式

特点：a、反应速度较接壳式慢，对于无特殊要求快速反应的场合，一般都大量采用

b、使用寿命长

C、防电磁干扰。

4、分离绝缘式

特点：可避免双支之间信号干扰，其它特点同绝缘式。

八大热电偶

热电偶分度号	热电极材料
	正极	负极
S	铂铑 10	纯铂
R	铂铑 13	纯铂
B	铂铑 30	铂铑 6
K	镍铬	镍硅
T	纯铜	铜镍
J	铁	铜镍
N	镍铬硅	镍硅
E	镍铬	铜镍

 在生产中由于被测对象不同，环境条件不同，测量要求不同，和热电阻的安装方法及采取的措施也不同，需要考虑的问题比较多，但原则上可以从测温的准确性、安全性、维修方便三个方面来考虑。

 为避免测温元件损坏，应保证其有足够的机械强度，为保护感温元件不受磨损应加保护屏或保护管等，为确保安全、可靠，测温元件的安装方法应视具体情况（如待测介质的温度、压力、测温元件的长度及其安装位置、形式等）而定。下面仅举几例以引起注意：

 凡安装承受压力的测温元件，都必须保证其密封性。高温下工作的热电偶，为防止保护管在高温下产生变形，一般应垂直安装，若必须水平安装则不宜过长，并用支架保护热电偶。若测温元件安装于介质流速较大的管道中，则其应倾斜安装。为防止测温元件受到过大的冲蚀，最好安装在管道的弯曲处。当介质压力超过10MPa时，必须在测量元件上加保护外套。热电偶/热电阻的安装部位还应考虑其拆装、维修、校验的足够空间和场地，具有较长保护管的热电偶、热电阻应能方便地拆装。

常见故障分析及处理：

故障现象	可能原因	处理方法
热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）	热电极短路	如潮湿所致，则进行干燥；如绝缘子损坏，则更换绝缘子
	热电偶的接线柱处积灰，造成短路	清扫积灰
	补偿导线线间短路	找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线
	热电偶热电极变质	在长度允许的发问下，剪去变质段重新焊接，或更换新热电偶
	补偿导线与热电偶极性接反	重新接正确
	补偿导线与热电偶不配套	更换相配套的补偿导线
	热电偶安装位置不录或插入深度不符合要求	重新按规定安装
	热电偶冷端温度补偿不符合要求	调整冷端补偿器
	热电偶与显示仪表不配套	更换热电偶或显示仪表使之相配套
热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）	显示仪表与热电偶不配套	更换热电偶使之相配套
	热电偶与补偿导线不配套	更换补偿导线使之相配套
	有直流干扰信号进入	排除直流干扰
热电势输出不稳定	热电偶接线柱与热电极接触不良	将接线柱螺丝拧紧
	热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地	找出故障点，修复绝缘
	热电偶安装不牢或外部震动	紧固热电偶，消除震动或采取减震措施
	热电极将断未断	修复或更换热电偶
	外界干扰（交流漏电，电磁场感应等）	查出干扰源，采用屏蔽措施
热电偶热电势误差大	热电极变质	更换热电极
	热电偶安装位置不当	改变安装位置
	保护管表面积灰	清除积灰