二、热電(diàn)偶的基本构造：

    工(gōng)业测温用(yòng)的热電(diàn)偶，其基本构造包括热電(diàn)偶丝材、绝缘管、保护管和接線(xiàn)盒等。

    常用(yòng)热電(diàn)偶丝材及其性能(néng)：                     

１、铂铑10－铂热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｓ，也称為(wèi)单铂铑热電(diàn)偶该热電(diàn)偶的正极成份為(wèi)含铑10%的铂铑合金，负极為(wèi)纯铂；它的特点是：                  

（１）热電(diàn)性能(néng)稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中(zhōng)连续使用(yòng)、長(cháng)期使用(yòng)温度可(kě)达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中(zhōng)、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；                  

（２）精(jīng)度高，它是在所有(yǒu)热電(diàn)偶中(zhōng)，准确度等级***高的，通常用(yòng)作(zuò)标准或测量较高的温度；                  

（３）使用(yòng)范围较广，均匀性及互换性好；              

（４）主要缺点有(yǒu)：微分(fēn)热電(diàn)势较小(xiǎo)，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有(yǒu)金属蒸汽的条件下使用(yòng)。                  

２、铂铑13－铂热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｒ，也称為(wèi)单铂铑热電(diàn)偶）
        该热電(diàn)偶的正极為(wèi)含13%的铂铑合金，负极為(wèi)纯铂，同S型相比，它的電(diàn)势率大15%左右，其它性能(néng)几乎相同，该种热電(diàn)偶在日本产(chǎn)业界，作(zuò)為(wèi)高温热電(diàn)偶用(yòng)得***多(duō)，而在中(zhōng)國(guó)，则用(yòng)得较少；                  

３、铂铑30－铂铑6热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｂ，也称為(wèi)双铂铑热電(diàn)偶）                  

    该热電(diàn)偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极為(wèi)含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热電(diàn)势很(hěn)小(xiǎo)，故在测量时一般不用(yòng)补偿导線(xiàn)，可(kě)忽略冷端温度变化的影响；長(cháng)期使用(yòng)温度為(wèi)1600℃，短期為(wèi)1800℃，因热電(diàn)势较小(xiǎo)，故需配用(yòng)灵敏度较高的显示仪表。           

    Ｂ型热電(diàn)偶适宜在氧化性或中(zhōng)性气氛中(zhōng)使用(yòng)，也可(kě)以在真空气氛中(zhōng)的短期使用(yòng)；即使在还原气氛下，其寿命也是Ｒ或Ｓ型的10～20倍；由于其電(diàn)极均由铂铑合金制成，故不存在铂铑－铂热電(diàn)偶负极上所有(yǒu)的缺点、在高温时很(hěn)少有(yǒu)大结晶化的趋势，且具(jù)有(yǒu)较大的机械强度；同时由于它对于杂质(zhì)的吸收或铑的迁移的影响较少，因此经过長(cháng)期使用(yòng)后其热電(diàn)势变化并不严重、缺点价格昂贵（相对于单铂铑而言）。

４、镍铬－镍硅（镍铝）热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｋ）                  

    该热電(diàn)偶的正极為(wèi)含铬10%的镍铬合金，负极為(wèi)含硅3%的镍硅合金（有(yǒu)些******的产(chǎn)品负极為(wèi)纯镍）。可(kě)测量0～1300℃的介质(zhì)温度，适宜在氧化性及惰性气體(tǐ)中(zhōng)连续使用(yòng)，短期使用(yòng)温度為(wèi)1200℃，長(cháng)期使用(yòng)温度為(wèi)1000℃，其热電(diàn)势与温度的关系近似線(xiàn)性，价格便宜，是目前用(yòng)量***大的热電(diàn)偶。           

    Ｋ型热電(diàn)偶是抗氧化性较强的贱金属热電(diàn)偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用(yòng)；当氧分(fēn)压较低时，镍铬极中(zhōng)的铬将择优氧化，使热電(diàn)势发生很(hěn)大变化，但金属气體(tǐ)对其影响较小(xiǎo)，因此，多(duō)采用(yòng)金属制保护管。           

    Ｋ型热電(diàn)偶的缺点：           

   （1）热電(diàn)势的高温稳定性较Ｎ型热電(diàn)偶及贵重金属热電(diàn)偶差，在较高温度下（例如超过1000℃）往往因氧化而损坏；           

   （2）在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中(zhōng)，其热電(diàn)势示值不一样，其差值可(kě)达2～3℃；
   （3）其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分(fēn)度值往往偏离分(fēn)度表，尤其是在磁场中(zhōng)使用(yòng)时往往出现与时间无关的热電(diàn)势干扰；
   （４）長(cháng)期处于高通量中(zhōng)系统辐照环境下，由于负极中(zhōng)的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热電(diàn)势发生较大变化。           

５、镍铬硅－镍硅热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｎ）
    该热電(diàn)偶的主要特点是：在1300℃以下调温抗氧化能(néng)力强，長(cháng)期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能(néng)好，另外，在400～1300℃范围内，Ｎ型热電(diàn)偶的热電(diàn)特性的線(xiàn)性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非線(xiàn)性误差较大，同时，材料较硬难于加工(gōng)。

６、铜－铜镍热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｔ）
    T型热電(diàn)電(diàn)偶,该热電(diàn)偶的正极為(wèi)纯铜，负极為(wèi)铜镍合金（也称康铜），其主要特点是：在贱金属热電(diàn)偶中(zhōng)，它的准确度***高、热電(diàn)极的均匀性好；它的使用(yòng)温度是-200～350℃，因铜热電(diàn)极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中(zhōng)使用(yòng)时，一般不能(néng)超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏度比较高，铜－康铜热電(diàn)偶还有(yǒu)一个特点是价格便宜，是常用(yòng)几种定型产(chǎn)品中(zhōng)***便宜的一种。

７、铁－康铜热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｊ）
    J型热電(diàn)偶,该热電(diàn)偶的正极為(wèi)纯铁，负极為(wèi)康铜（铜镍合金），具(jù)特点是价格便宜,适用(yòng)于真空氧化的还原或惰性气氛中(zhōng)，温度范围从-200～800℃，但常用(yòng)温度只是500℃以下，因為(wèi)超过这个温度后，铁热電(diàn)极的氧化速率加快，如采用(yòng)粗線(xiàn)径的丝材，尚可(kě)在高温中(zhōng)使用(yòng)且有(yǒu)较長(cháng)的寿命；该热電(diàn)偶能(néng)耐氢气（Ｈ2）及一氧化碳（ＣＯ）气體(tǐ)腐蚀，但不能(néng)在高温（例如500℃）含硫（Ｓ）的气氛中(zhōng)使用(yòng)。                  

８、镍铬－铜镍（康铜）热電(diàn)偶（分(fēn)度号為(wèi)Ｅ）                  

    Ｅ型热電(diàn)偶是一种较新(xīn)的产(chǎn)品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金（康铜），其***大特点是在常用(yòng)的热電(diàn)偶中(zhōng)，其热電(diàn)势***大，即灵敏度***高；它的应用(yòng)范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可(kě)容许大電(diàn)阻的条件下，常常被选用(yòng)；使用(yòng)中(zhōng)的限制条件与Ｋ型相同，但对于含有(yǒu)较高湿度气氛的腐蚀不很(hěn)敏感。           

    除了以上8种常用(yòng)的热電(diàn)偶外，作(zuò)為(wèi)非标准化的热電(diàn)偶还有(yǒu)钨铼热電(diàn)偶，铂铑系热電(diàn)偶，铱锗系热電(diàn)偶，铂钼系热電(diàn)偶和非金属材料热電(diàn)偶等。           

    下表所列的是常用(yòng)热電(diàn)偶的材料规格和線(xiàn)径使用(yòng)温度的关系：

热電(diàn)偶分(fēn)度号    線(xiàn)径（mm）      長(cháng)期       短期

      Ｓ                 Φ0.5           1300      1600
                        

      Ｒ                 Φ0.5           1300      1600
                        

      Ｂ                 Φ0.5           1600      1800
                

      Ｋ                Φ1.2            800      1000
                                         

热電(diàn)偶冷端的温度补偿
    热電(diàn)偶的材料一般都比较贵重（特别是采用(yòng)贵金属时），而测温点到仪表的距离都很(hěn)遠(yuǎn)，為(wèi)了节省热電(diàn)偶材料，降低成本，通常采用(yòng)补偿导線(xiàn)把热電(diàn)偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。须***指出，热電(diàn)偶补偿导線(xiàn)的作(zuò)用(yòng)只起延伸热電(diàn)极，使热電(diàn)偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能(néng)消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作(zuò)用(yòng)。

绝缘管                  

    该热電(diàn)偶的工(gōng)作(zuò)端被牢固地焊接在一起，热電(diàn)极之间需要用(yòng)绝缘管保护。热電(diàn)偶的绝缘材料很(hěn)多(duō)，大體(tǐ)上可(kě)分(fēn)為(wèi)有(yǒu)机和无机绝缘两类，处于高温端的绝缘物(wù)须***采用(yòng)无机物(wù)，通常在1000以下选用(yòng)粘土质(zhì)绝缘管，在1300以下选用(yòng)高铝管，在1600以下选用(yòng)刚玉管。
 保护管           

    保护管的作(zuò)用(yòng)在于使用(yòng)热電(diàn)偶電(diàn)极不直接与被测介质(zhì)接触，它不仅可(kě)延長(cháng)热電(diàn)偶的寿命，还可(kě)起到支撑和固定热電(diàn)极增加其强度的作(zuò)用(yòng)；因此，热電(diàn)偶保护管及绝缘选择是否合适，将直接影响到热電(diàn)偶的使用(yòng)寿命和测量的准确度，被采用(yòng)做保护管的材料主要分(fēn)金属和非金属两大类。

小(xiǎo)结：

    热電(diàn)偶是工(gōng)业温度测量常用(yòng)的传感器，它具(jù)有(yǒu)精(jīng)度高、经济和温度宽的特点。热電(diàn)偶测量其热端和冷端之间的温度差。為(wèi)了得到热端感测点的******温度，须***测试冷端温度和相应地调节热電(diàn)偶输出。现在，位于热電(diàn)偶信号处理(lǐ)单元输入端的冷端同温通常靠具(jù)有(yǒu)高热导率的材料片保持。热导率381W/mK的铜是理(lǐ)想的材料。输入连接须***電(diàn)隔离，热连路到片上。整个信号处理(lǐ)单元理(lǐ)想上应该处在这种同温环境中(zhōng)。
　　热電(diàn)偶信号范围為(wèi)μV/℃量级，热電(diàn)偶的信号处理(lǐ)单元对電(diàn)磁干扰(EMI)敏感，热電(diàn)偶線(xiàn)往往遭受EMI。EMI增加了接收信号的不确定性和损害所采集温度数据的精(jīng)度。另外，此连接所需的专门热電(diàn)偶缆線(xiàn)是昂贵的，假若无意中(zhōng)用(yòng)另外的缆線(xiàn)替代，则会变得分(fēn)析困难。
　　由于EMI与線(xiàn)長(cháng)度成正比，所以要使干扰***小(xiǎo)的通常选择是把控制電(diàn)路靠近感测点，增加一个靠近感测点的遠(yuǎn)程板或采用(yòng)复杂的信号滤波和缆線(xiàn)屏蔽。一个比较妙的方案是在靠近感测点数字化热電(diàn)偶输出。