熱電偶的工作原理

1、熱電偶工作原理什么叫熱電偶？這就要從熱電偶測溫原理說起，熱電偶是一種感溫元件，是一次儀表，它直 接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì) 的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）組成閉合回路，當(dāng)接合點(diǎn)兩端的溫度不同，存在溫度梯度時(shí)，回路中就會有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在電動勢熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端（也稱為測量端），溫度較低的一端為自由端（也稱為補(bǔ)償端），自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫

2、度在 0時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí)，只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱 電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時(shí)，可接入測 量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個(gè)問題：1:熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；2:熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；3:當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱

3、電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有 關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。常用的熱電偶材料有：熱電偶分度號熱電極材料正極負(fù)極S鉑銠 10純鉑R鉑銠 13純鉑B鉑銠 30鉑銠 6K鎳鉻鎳硅T純銅銅鎳J鐵銅鎳N鎳鉻硅鎳硅E鎳鉻銅鎳熱電偶的故障與修理熱電勢比實(shí)際應(yīng)有的熱電勢?。▋x表指示值?。?。（1） 熱電偶內(nèi)部電極漏電（短路）。解決辦法：將熱電偶電極取出，檢查漏電原因。若是因潮濕引起，應(yīng)將電極用火烤干；若是因瓷管絕緣不良引起，應(yīng)將壞瓷管取下，換上好的瓷管。（2） 熱電偶內(nèi)部潮濕。解決辦法：將熱電偶電極取出干燥之；并檢查熱電偶的保護(hù)管是

4、否漏氣、漏水等等，使管內(nèi)保持干燥。（3） 熱電偶端子被鐵屑短路。解決辦法：將熱電偶端子上的鐵屑刷掉，并將端子蓋嚴(yán)。（4） 補(bǔ)償?shù)艟€因絕緣燒壞而短路或因潮濕短路。解決辦法：將短路處絕緣或更換補(bǔ)償?shù)艟€。（5） 在修理或焊接電極時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)以上熱節(jié)點(diǎn)。解決辦法：將多熱節(jié)點(diǎn)的電極更換為同種電極。（6） 熱電偶的種類與補(bǔ)償導(dǎo)線種類配置不當(dāng)（補(bǔ)償導(dǎo)線配錯(cuò)）。解決辦法：換成與熱電偶同種類的補(bǔ)償導(dǎo)線。（7） 熱電偶的端子極性與補(bǔ)償導(dǎo)線極性接錯(cuò)（補(bǔ)償導(dǎo)線起負(fù)的補(bǔ)償作用）。解決辦法：將補(bǔ)償導(dǎo)線極性改接，使之熱電偶極性相同。（8） 熱電偶安裝位置或方法不當(dāng)。解決辦法：改變安裝位置或者方法及深度。（9） 熱電偶冷端溫度

5、過高。解決辦法：將熱電偶的導(dǎo)線改成補(bǔ)償導(dǎo)線，并準(zhǔn)確的進(jìn)行冷端補(bǔ)正。（10） 熱電偶種類與儀表要求的種類不符。解決辦法：更換熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線，使之與儀表種類相同。熱電勢比實(shí)際應(yīng)起的熱電勢大（儀表指示值大）。（1） 熱電偶或補(bǔ)償導(dǎo)線接地。此種情況的產(chǎn)生是由于熱接點(diǎn)與保護(hù)管連接或冷點(diǎn)與地保護(hù)管連接。解決辦法：檢查出接地點(diǎn)加以處理。（2） 熱電偶種類用錯(cuò)，與儀表不符。解決辦法：更換熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線，使之與儀表種類相同。（3） 熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線種類不符。解決辦法：換成與熱電偶種類相同的補(bǔ)償導(dǎo)線。（4） 熱電偶安裝位置或方法、深度不恰當(dāng)。解決辦法：改變熱電偶的安裝位置或方法及深度。熱電勢時(shí)有時(shí)無，時(shí)多時(shí)少

6、（儀表指示值表動）。（1） 熱電偶端子接觸不良。解決辦法：將接觸不良處嚴(yán)密接好。（2） 熱電偶電極線與電子接觸不良。解決辦法：將接觸不良處嚴(yán)密接好 。（3） 熱電偶有斷續(xù)短路現(xiàn)象。解決辦法：將熱電偶的電極從保護(hù)管中取出，找出斷續(xù)短路點(diǎn)，用瓷管絕緣。（4） 熱電偶電極已斷，當(dāng)有斷續(xù)鏈接現(xiàn)象。解決辦法：重新焊接斷開的電極，但必須是未變質(zhì)的電極才可進(jìn)行。（5） 熱電偶有斷續(xù)接地現(xiàn)象。找出接地處消除之。（6） 熱電偶安裝不牢，發(fā)生擺動。解決辦法：將熱電偶牢固安裝。（7） 熱電偶的保護(hù)管破壞（鉑熱電偶出現(xiàn)此種情況較多）。解決辦法：重新制作新的保護(hù)管。（8） 補(bǔ)償導(dǎo)線有斷續(xù)短路或斷路現(xiàn)象。解決辦法：找出斷

7、續(xù)處加以修理，并將可能被風(fēng)吹擺動處固定起來。（9） 熱電偶熱接點(diǎn)將斷而斷。解決辦法：將已壞熱接點(diǎn)剪去，重新制新熱接點(diǎn)。（10） 補(bǔ)償導(dǎo)線有斷續(xù)接地現(xiàn)象。解決辦法：找出斷續(xù)接地處消除之。熱電偶的熱電勢變化不靈敏。（1） 熱電偶電極變質(zhì)。解決辦法：更換新電極（若是鉑熱電偶變質(zhì)可以重新淬火，但須經(jīng)試驗(yàn)合格后方可再用）。（2） 熱電偶安裝位置或方法不當(dāng)。解決辦法：改變安裝方法或位置。（3） 熱電偶保護(hù)管外皮灰太多。解決辦法：將熱電偶拆下，除掉保護(hù)管外皮上的灰。    【注】發(fā)現(xiàn)以上諸現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶端子分開，再在端子上檢查熱電偶的電勢情況，查明是熱電偶的故障還

8、是補(bǔ)償導(dǎo)線的故障，再進(jìn)行處理。熱電偶的安裝與檢修校驗(yàn)測溫元件的安裝應(yīng)確保安全、可靠為避免測溫元件損壞，應(yīng)保證其有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；為保護(hù)感溫元 件不受磨損應(yīng)加保護(hù)屏或保護(hù)管等，為確保安全、可靠，測溫元件的安裝方法應(yīng)視具體情況（如待測介質(zhì)的溫度、壓力、測溫元件的長度及其安裝位置、形式等）而定。下面僅舉幾例以引起注意：(1) 凡安裝承受壓力的測溫元件，都必須保證其密封性。(2) 高溫下工作的熱電偶，為防止保護(hù)管在 高溫下產(chǎn)生變形，一般應(yīng)垂直安裝，若必須水平安裝則不宜過長，并用支架保護(hù)熱電偶。(3) 若測溫元件安裝于介質(zhì)流速較大的管道中，則其應(yīng)傾斜安裝。為防止測溫元件受到過大的沖蝕，最好安裝在管道的彎

9、曲處。(4) 當(dāng)介質(zhì)壓力超過10MPa時(shí)，必須在測溫元件上加保護(hù)外套。測溫元件的安裝應(yīng)便于儀表工作人員的維修和校驗(yàn)測溫元件的安裝部位應(yīng)考慮其拆裝、維修、校驗(yàn)的足夠空間和場地，具有較長保護(hù)套管的測溫元件應(yīng)能方便地拆裝。對于重要的測溫點(diǎn)，若在高空時(shí)，須裝有平臺和梯子等。連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線的安裝在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電偶與熱電阻是應(yīng)用得最多的感溫元件，它們與顯示儀表間的連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線在導(dǎo)線穿管安裝中有如下的要求：(1)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線必須防止機(jī)械損傷，并應(yīng)盡量避免高溫，潮濕，腐蝕性及爆炸 性氣體與灰塵的作用，不準(zhǔn)敷設(shè)在爐壁、煙道及熱管道上。導(dǎo)線周圍的最高允許溫度與導(dǎo)線的 絕緣材料有關(guān)：(2) 為防止

10、連接導(dǎo)線和補(bǔ)償導(dǎo)線受到機(jī)械損傷，并削弱外界電磁場對電子式顯示儀表的干擾，導(dǎo)線應(yīng)加以屏蔽，可把連接導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線穿入鋼管內(nèi)。鋼管最好只有一個(gè)接地點(diǎn)，以 避免地電位干擾的引入。(3) 一般可采用普通的焊接鋼管作為導(dǎo)線的保護(hù)管。鋼管必須經(jīng)過防銹處理，管壁厚度不應(yīng)小于1mm。裝于潮濕、腐蝕場合時(shí)，應(yīng)采用壁厚不小于2. 5mm的鋼管。管徑應(yīng)根據(jù)管內(nèi)導(dǎo)線（包括絕緣層）的總面積決定，一般后者不應(yīng)超過管子截面積的2/3。(4) 當(dāng)確定保護(hù)鋼管內(nèi)導(dǎo)線的芯數(shù)時(shí)，必須考慮備用的導(dǎo)線的數(shù)量。備用芯線數(shù)大致為： (5) 導(dǎo)線保護(hù)管的連接，一般宜采用絲扣連接，不準(zhǔn)使用對焊方法連接管子，因?yàn)楹附?時(shí)管內(nèi)總難免要流

11、入溶化的鐵水。同時(shí)在穿線前應(yīng)把管內(nèi)的鐵銹、砂子及碎末等清除干凈，管 口毛刺必須銼掉，以免導(dǎo)線穿管時(shí)絕緣層被破壞。管子內(nèi)、外都應(yīng)該刷油，通常刷瀝青。但是埋設(shè)在樓板、墻壁及混凝土內(nèi)的管子，管子外壁可以不刷漆。如果管內(nèi)已鍍鋅，則內(nèi)壁也無需刷漆。(6) 在向管內(nèi)穿配導(dǎo)線前，應(yīng)詳細(xì)檢査導(dǎo)線的絕緣或外層保護(hù)皮有無破損。在管內(nèi)導(dǎo)線不得有接頭，如需中間連接要加裝接線盒。補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，若必須有接頭時(shí)，應(yīng)用氣焊的方法連接，焊條應(yīng)使用同極性的補(bǔ)償導(dǎo)線。(7) 在穿線時(shí)，管內(nèi)及導(dǎo)線上都必須撒上滑石粉，而當(dāng)穿鉛皮電纜時(shí)，則應(yīng)抹上干黃油。 導(dǎo)線在管內(nèi)不得拉得過緊，穿線工作必須按順序進(jìn)行。同一管內(nèi)的導(dǎo)線，不論多少

12、根，必須一 次穿入。(8) 在穿補(bǔ)償導(dǎo)線前，一定要在試驗(yàn)室里試驗(yàn)，并標(biāo)注補(bǔ)償導(dǎo)線的型號、極性、安裝號 等，以免弄錯(cuò)。補(bǔ)償導(dǎo)線在引向儀表或熱電偶時(shí)，也應(yīng)注意不要把極性接錯(cuò)。(9) 補(bǔ)償導(dǎo)線最好與其他導(dǎo)線分別敷設(shè)，尤其必須注意不得與強(qiáng)電電線并排敷設(shè)。在有爆炸危險(xiǎn)的場合，管子必須用管卡子固定在角鋼支架上，并妥善接地。(10) 配線與穿線工作結(jié)束后，必須進(jìn)行校線與絕緣試驗(yàn)。管內(nèi)各導(dǎo)線之間，以及每根芯 線與地之間都應(yīng)進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。在進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)線必須與儀表斷開。熱電偶的選擇、使用和安裝北極星電力網(wǎng)技術(shù)頻道    作者:佚名   2012/4/5 17:17:

13、28     所屬頻道:  火力發(fā)電    關(guān)鍵詞:  熱電偶 被測介質(zhì) 溫度 熱電偶的選擇在實(shí)際測溫時(shí)，被測對象極其復(fù)雜，應(yīng)在熟悉被測對象、掌握各種熱電偶特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)測量要求、使用環(huán)境、溫度的高低等正確地選擇熱電偶。A按使用溫度選擇當(dāng)t< 1000時(shí)，多選用廉金屬熱電偶，如K型熱電偶。它的特點(diǎn)是使用溫度范圍寬，高溫下性能較穩(wěn)定。當(dāng)t=一200-300時(shí)，最好選用T型熱電偶.它是廉金屬熱電偶中準(zhǔn)確度最高的;也可選擇E型熱電偶，它是廉金屬中熱電勢變化率最大、靈敏度最高的。當(dāng)t = 10

14、00 -1400時(shí)，多選用R, s型熱電偶。當(dāng)t<1300時(shí)，可選用N型或者K型熱電偶。當(dāng) t=1400 -1800時(shí).多選用B型熱電偶。當(dāng)t< 1600時(shí)，短期可用S型或R型熱電偶。當(dāng)t> 1800時(shí)，常選用鎢錸熱電偶。B根據(jù)被測介質(zhì)選擇a 氧化性氣氛當(dāng)t<1300時(shí)，多選用N型或K型熱電偶，因?yàn)樗鼈兪橇饘贌犭娕贾锌寡趸宰顝?qiáng)的;當(dāng)t>1300時(shí)，選用鉑銘系熱電偶。b 真空、還原性氣氛當(dāng)t< 950時(shí)，可選用J型熱電偶，它既可以在氧化性氣氛下工作，又可以在還原性氣氛下工作;當(dāng)t>1600時(shí)，應(yīng)選用鎢鋅熱電偶，C恨據(jù)冷端溫度的影響選擇當(dāng)t< 1

15、000時(shí)，可選用鎳鉆一鎳鋁熱電偶.其冷端溫度在0-300時(shí)，可忽略其影響。它常被用于飛機(jī)尾噴口排氣溫度的測址;當(dāng)t> 1000時(shí)，常選用B型熱電偶，一般可忽略冷端溫度的影響。D根據(jù)熱電極的直徑與長度選擇熱電極直徑和長度的選擇是由熱電極材料的價(jià)格、比電阻、測溫范圍及機(jī)械強(qiáng)度決定的。對于快速反應(yīng)，必須選用細(xì)直徑的電極絲:測ht端越小，越靈敏，響應(yīng)速度越快，但電阻也越大。如果熱電極直徑選擇過細(xì)，會使測最線路的電阻值增大。若選擇粗直徑的熱電極絲，雖然可以提高熱電偶的測溫范圍和壽命.但要延長響應(yīng)時(shí)間。熱電極絲長度的選擇是由安裝條件. 主要是由插入深度決定的。綜上所述，熱電偶絲的直徑與長度，雖不影響

16、熱電勢的大小，但是它卻直接與熱電偶的使用壽命、動態(tài)響應(yīng)特性及線路電阻有關(guān)，所以它的正確選擇也是很重要的。熱電偶的安裝熱電偶的安裝應(yīng)遵循如下原則:A安裝方向安裝熱電偶時(shí)，應(yīng)盡可能保持垂直，以防保護(hù)管在高溫下產(chǎn)生變形。若水平安裝熱電偶，則在高溫下會因自重的影響而向下彎曲，可用耐火磚或耐熱金屬支架來支撐，以防止彎曲。 測流體溫度時(shí)，熱電偶應(yīng)與被測介質(zhì)形成逆流.亦即安裝時(shí)熱電偶應(yīng)迎著被測介質(zhì)的流向插人，至少須與被測介質(zhì)成正交。B安裝位置熱電偶的測M端應(yīng)處于能夠真正代表被測介質(zhì)溫度的地方。如側(cè)雖管道中流體的溫度，熱電偶工作端應(yīng)處于管道中流速最大的地方，熱電偶保護(hù)什的末端應(yīng)越過管道中心線約5- 10mmC

17、.插入深度熱電偶應(yīng)有足夠的插入深度。在實(shí)際測溫過程中，如熱電偶的插人深度不夠，將會受到與保護(hù)管接觸的側(cè)壁或周圍環(huán)境的影響而引起測雖誤差。對金屬保護(hù)管熱電偶，插人深度應(yīng)為直徑的15一20倍;對非金屬保護(hù)管熱電偶，插人深度應(yīng)為直徑的10一15倍。增加熱電偶插入深度的方法如圖2-43所示。此外，熱電偶保護(hù)管露在設(shè)備外的部分應(yīng)盡可能短，最好加保溫層，以減少熱損失。D細(xì)管道內(nèi)流體溫度的測量在細(xì)管道(直徑小于80mm)內(nèi)測溫，往往因插人深度不夠而引起測量誤差，安裝時(shí)應(yīng)接擴(kuò)大管，如圖1(a)所示;或按圖1(a)所示的方法，選擇適宜部位安裝，以減小或消除此項(xiàng)誤差。E 含大量粉塵氣體的溫度測是由于氣體內(nèi)含大獻(xiàn)粉

18、塵，對保護(hù)管的磨損嚴(yán)重，因此應(yīng)按圖2所示，采用端部切開的保護(hù)筒。如采用愷裝熱電偶，不僅響應(yīng)快，而且壽命長F負(fù)壓管道中流體溫度的測量熱電偶安裝在負(fù)壓管道中，必須保證其密封性，以防外界冷空氣吸人，使測量值偏低。G接線盒安裝導(dǎo)線及電績等在穿管前應(yīng)檢查其有無斷頭和絕緣性能是否達(dá)到要求.管內(nèi)導(dǎo)線不得有接頭，否則應(yīng)加接線盒。熱電偶接線盒的蓋子應(yīng)朝上，以免雨水或其他液體的侵人，影響測量的準(zhǔn)確度。H如果被測物體很小，在安裝時(shí)應(yīng)注意不要改變原來的熱傳導(dǎo)及對流條件圖1 細(xì)管道內(nèi)流體溫度的測量（a）安裝擴(kuò)大管；（b）選擇適宜安裝部位圖2 含大量粉塵氣體的溫度測量1-流體流動方向；2-端部切開的保護(hù)筒；3-愷裝熱電偶熱電偶的使用(1)為減小測最誤差.熱電偶應(yīng)與被測對象充分接觸，使兩者處于相同溫度。(2)保護(hù)管應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并可承受被測介質(zhì)的腐蝕。保護(hù)管的外徑越粗，耐熱、耐腐蝕性越好，但熱情性也越大。(3)當(dāng)保護(hù)管表面附著灰塵等物質(zhì)時(shí)，將因熱阻增加，使指示溫度