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(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(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。

　　熱電偶測溫的14個(gè)問常見問題：

　　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)常見問題，方便你的使用：

　　熱電偶的測量原理是什么？

　　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，形成熱電偶的測量端(也稱工作端)。將它插入待測溫度的介質(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)生變化的特性來測量溫度的，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激光濺射工藝在基片形成。當(dāng)被測介質(zhì)有溫度梯度時(shí)，則所測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)測量范圍選擇：熱電偶所測量的一般指“點(diǎn)"溫，熱電阻所測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》

　　即無機(jī)礦物絕緣熱電電偶纜。將熱電極、絕緣物和護(hù)套通過整體拉制而形成的，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，故在測量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線。它的長期使用溫度為 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，通常用來測量 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)線都不宜過長。

　　線制可以消除引線電阻的影響，測量精度高于 2 線制。作為過程檢測元件，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率寡趸磻?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)引起的壓力通過計(jì)算可以得出。

　　過程壓力；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)，選擇軸向或萬向型雙金屬溫度計(jì)；

　　垂直安裝時(shí)，選擇徑向或萬向型雙金屬溫度計(jì)；

　　傾斜安裝時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要選擇軸向、徑向或萬向型雙金屬溫度計(jì)；

　　如需對(duì)測量點(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)為測溫范圍較小、精度相對(duì)不高。通常作為就地測量、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。-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)測量原理是什么？

　　紅外線測溫計(jì)由光學(xué)系統(tǒng)，光電探測器，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)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(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，所以精度沒有延伸型高。