热电偶类型

热电偶有许多类型，正确的选择是获得最准确的温度测量和控制热电偶传感器的关键。使用这些指导方针，以确保正确的传感器的应用程序。

热电偶广泛用作温度传感器用于数据采集，仪表，过程控制和手持数字温度计。它们是便宜的，坚固耐用的，可以测量几千℃的温度。实际上，热电偶和非接触式红外高温计是可用的唯一可用的设备，可以测量高于650°C的温度。相比之下，热电偶比红外高温计昂贵，并且可以永久安装。

虽然热电偶已使用多年，但其工作原理经常被误解。您可以为应用选择最合适、最准确的热电偶类型取决于其基本结构和安装方法。

热电偶类型如何工作
当两根不同金属的导线连接在两个结处，且测量结的温度高于较冷的参考结时，串联电路中就会有电流流动。这种现象被称为塞贝克效应，是由塞贝克在1821年发现的。当参考结断开时，在断开端出现的电压是传感结温度的函数。它的极性和大小取决于用来形成热电偶的材料。

热电偶不能直接连接到任何类型的仪器终端上。例如，当热电偶连接到仪表的铜输入端子时，就会产生两个新的热电偶结。额外的冷结或参考结产生额外的串联电压，可以增加或减少测量结产生的电压，并显著降低精度。

为了达到合理的精度，可以使用冰浴来保持两个额外的结的温度稳定在0ºC，而不管环境温度。由于两个结的温度是恒定的，并且是相同的，因此附加结产生的电压也是恒定的，可以很容易地在仪表中进行补偿。然而，处理冰浴是一个麻烦和现代仪器使用电子电路来代替冰浴冷结补偿。

选择热电偶类型
不同类型的热电偶使用多种金属的不同组合，从而产生广泛的灵敏度、线性度、温度范围和耐腐蚀性。

裸热电偶(TC)电线将暴露的极端温度和环境是类型选择的起点。例如，最常用的j型被推荐用于降低大气，工作温度在-270到760ºC之间。

另一种广泛使用的通用TC，型型型，工作温度范围为-270至1,372ºC，但建议仅用于清洁氧化大气。许多数字温度计和带内置温度计的万用表配有K型热电偶。

由于t型热电偶的耐湿性，建议在零下温度下测量，温度范围为-270 ~ 400ºC。它与氧化和还原气氛相容。与其他标准热电偶相比，e型具有-270至1,000ºC的范围和最高的EMF输出。它在低温下具有很高的耐腐蚀性，可用于氧化、还原和所有惰性气氛。

这些热电偶类型属于所谓的贱金属组。它们价格低廉，可供广泛使用。第二大类热电偶称为贵金属组（铂合金）。贵金属热电偶比贱金属类型更昂贵，并且具有最高的腐蚀性、抗氧化性和温度限制。

不同热电偶类型的精度各不相同。例如，J型和K型的标准公差为±0.75%或±2.2°C。R型和S型的公差为±0.25%或±1.5°C。公差定义为与理想热电偶的偏差，而不是非线性程度。

所有类型的热电偶都有不同的灵敏度。例如，最灵敏的E型在0°C时产生58.5µV/°C电压变化。灵敏度最低的B型在600°C时仅产生6µV/°C。所有热电偶都具有非线性电压-温度曲线。相同类型的热电偶完全可互换，并在给定公差范围内进行测量。

响应时间和保护
热电偶周围绝缘材料的结构和类型必须与温度范围和大气环境相匹配，以防止劣化。最简单和最不受保护的类型是金属丝热电偶，它有一个裸露的接头，没有保护套。这种类型的优点是响应速度快、成本低、重量轻、使用灵活。然而，它的一个主要缺点是容易受到环境和机械损坏。

必须保护鞘盖探针，其中热电偶电线必须受到保护。这里，电线嵌入陶瓷绝缘中，用不锈钢或镍合金护套封装在一起。鞘材料的选择取决于热电偶的工作温度和大气环境。此外，陶瓷绝缘体必须在上温限制中存活。

由碳钢、不锈钢和黄铜护套制成的温度计套管和管组件经常用于重型工业和腐蚀性环境应用。

护套覆盖的热电偶可以有一个外露的、不接地的或接地的测量结。结的选择取决于环境和结将受到的机械影响。暴露的结具有所有类型中最快的响应，但受环境保护最少。另一个优点是它与被测物体接触时质量相对较小。这将在测试过程中使热沉效应最小化，热沉效应会暂时降低小物体的温度。

带有外露接头的热电偶类型通常不会与计量电路进行电气隔离。如果温度计与被测电路共用一根导线或电位，则接触带电电路和暴露的热电偶会产生短路。

接地热电偶连接也可以是潜在的安全危险。热电偶和绝缘体完全密封并保护从大气中保护，但从内部焊接到从内部焊接到鞘中。它提供了通过护套的接地回路的路径，这可能是冲击危险。这种类型提供比未接地类型更快的热响应，但它比具有相同护套直径的暴露类型慢。

未接地的交界处具有最佳的所有类型的热电偶保护，包括电气隔离。但是，它也是最慢的。

科学家和工程师正在开发新的技术热电偶传感器特别是在航空航天、金属加工、石油化工、低温和科学研究等应用领域，这些领域的传感器承受着极端的温度和恶劣的环境。面临的挑战是如何在不增加响应时间的前提下增加热电偶的保护。

另一个发展领域是为非常特殊的应用类型设计非标准热电偶。对金属合金进行了优化，以提高测量精度并减少随时间的漂移。此类传感器可在较长时间内保持所需的精度，从而降低维护成本和设备停机时间。

薄膜热电偶现在正在许多环境麻烦的应用中使用。通过在各种基础材料上沉积热电偶金属的薄膜条来形成这些传感器。它们的小尺寸，低调，快速响应时间是广泛的表面温度测量的理想选择。例如，薄膜热电偶形成在喷射发动机内的金属部件上，以监测发动机温度而不会导致流动扰动。其他应用包括热处理，硅晶片上的温度测量和热转换器。

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制作你自己的热电偶类型
简单的热电偶类型可以通过将裸热电偶或绝缘热电偶线结合在一起并在测量端粘接它们而在内部构造。这些导线可以焊接、焊接、银焊或扭曲成测量结。

扭曲热电偶线是最简单的方法，不需要任何特殊工具，但它产生最不可靠的连接。由于电线实际上并没有连接在一起，腐蚀或振动会随着时间的推移中断电接触。扭曲也会导致获得错误的温度读数。为了得到一个安全的连接点，需要几个转弯，所以两根导线接触的第一个点与测量点之间有一定的距离。因此，表面测量读数可能与实际温度不同，因为测量结不与表面接触。在整个扭曲区域被淹没的液体或空气测量中，扭曲热电偶通常是令人满意的。

钎焊或硬钎焊技术将工作温度范围限制为焊料的熔化温度。应注意在热电偶导线之间进行牢固的机械连接。如果将导线固定在一起的焊料将热电偶导线彼此分离，则即使电路在电气上完整，也不会形成连接。

焊接是首选的装配方式，但没有合适的设备，生产一个良好的热电偶头是不容易的。焊接不良会造成开路连接。焊接接头过热会改变热电偶金属的工作特性。由于这些原因，市面上可用的热电偶连接在特殊的电容放电焊机上，在那里能量和焊接温度受到密切控制。

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提交：数据采集​​+ DAQ模块,传感器(位置+其他),传感器（温度）,测试+测量•测试设备

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