热电偶基础知识
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在 回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2．热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家 标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。（2）热电偶的结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（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。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
热电偶的原理及构造
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2．热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T（即分度号）七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵 金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷 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。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。例如：S型热电偶）铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.02mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。
热电偶补偿导线详解
1 结构及定义热电偶补偿导线简称补偿导线，通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套、屏蔽层组成。在一定温度范围内（包括常温）、具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。热电偶与测量装置之间使用补偿导线，其优点有二：1.改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能，采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的挠性，是接线方便，也可调节线路电阻或屏蔽外界干扰；2.降低测量线路成本，当热电偶与测量装置距离很远，使用补偿导线可以节省大量的热电偶材料，特别是使用贵金属热电偶时，经济效益更为明显。2 术语及符号2.1 延长型补偿导线延长型补偿导线又称延长型导线，其合金丝的名义化学成分及热电动势标称值与配用的热电偶相同，用字母“X”附在热电偶分度号之后表示，例如“KX”表示K型热电偶用延长型补偿导线。2.2 补偿型补偿导线补偿型补偿导线又称补偿型导线，其合金丝的名义化学成分与配用的热电偶不同，但其热电动势值在0-100℃或0-200℃时与配用热电偶的热电动势标称值相同，用字母“C”附在热电偶分度号之后表示，例如“KC”。不同合金丝可以应用于同一分度号的热电偶，并用附加字母区别，如“KCA”、“KCB”。目前使用不多。2.3 允差热电偶补偿导线的允差是由于测量系统中引用了补偿导线而产生的最大偏差，该值用微伏表示，其允差的大小分为精密级和普通级两种。2.4 符号S——表示热电特性为精密级补偿导线。普通级补偿导线不标字母；G——表示一般用补偿导线；H——表示耐热用补偿导线；R——表示线芯为多股的补偿导线。线芯为单股的补偿导线不标字母；P——表示有屏蔽层的补偿导线；V——表示绝缘层或护套为聚氯乙烯材料（PVC）；F——表示绝缘层为聚四氟乙烯材料；B——表示护套为无碱玻璃丝材料。3 补偿导线的分类3.1 品种按照补偿导线所匹配的热电偶的品种列于表1。3.2 规格补偿导线的线芯型式、线芯股数、线芯标称截面、合金丝直径列于表2。3.3 允差等级、使用条件分类补偿导线按照热电特性的允差大小分为精密级和普通级两种；按照使用温度范围分为一般用和耐热用两种。3.4 结构形式3.4.1补偿导线的线芯型式分为单股线芯和多股线芯两种，线芯股数列于表2。3.4.2绝缘层、护套、屏蔽层一般用补偿导线的绝缘层和护套是以聚氯乙烯为主体材料；耐热用补偿导线的绝缘层是以聚四氟乙烯为主体材料，护套是以聚四氟乙烯或无碱玻璃丝（表面应涂有机硅漆或聚四氟乙烯分散液烧结）为主体材料。屏蔽层采用镀锡铜丝或镀锌钢丝纺织或用复合铝（铜）带绕包。3.5 代号补偿导线产品代号、使用温度范围、绝缘层和护套的主体材料列于表3。4 技术要求4.1 绝缘层、护套与屏蔽层4.1.1补偿导线的线芯绝缘层厚度、护套厚度及最大外径应符合表4。4.1.2绝缘层一般用补偿导线的绝缘层表面应平整、色泽均匀、无机械损伤；绝缘层厚度允差为表称厚度的负10%，最薄处的厚度应不小于标称值的90%减0.1mm；绝缘层应经受交流50Hz，电压为4000V的火花实验不击穿，实验机的运行速度应保证绝缘层每点经受电压作用时间不小于0.1s。耐热用补偿导线绝缘层厚度允差为标称值厚度的负20%，最薄处的厚度应不小于标称值的90%减0.1mm，绝缘线芯外径允许局部放大，但粗大处外径不应超过最大外径值。4.1.3护套凡用聚氯乙烯或聚四氟乙烯作护套，其护套应紧密包在线芯的绝缘层上，绝缘层与护套不粘连，表面应平整，颜色均匀。护套厚度的允许偏差为标称值厚度的负20%，最薄处的厚度应不小于标称值的80%。用玻璃丝纺织的护套，其编织密度应不小于90%。4.1.4屏蔽层编织密度不小于80%，断头处经衔接后应修剪整齐；复合铝（铜）带应紧密贴在绝缘层上，不易松脱；屏蔽层的厚度不得大于0.8mm。4.2 绝缘电阻当周围空气温度为15-35℃，相对湿度不大于80%时，补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层之间的绝缘电阻每10米不小于5MΩ。4.3 物理机械性能一般用补偿导线的绝缘层和护套的物理性能和老化性能应符合表5规定。4.4 耐热性能耐热用补偿导线应经受220±5℃历时24小时耐热性能试验后，立即将试样在5倍其直径的圆柱体上弯曲180度后应表面无裂纹，补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层之间的绝缘电阻每米不小于25MΩ。4.5 防潮性能耐热用补偿导线应经受环境温度40±2℃，相对湿度95±3%，历时24小时防潮性能试验后，补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层之间的绝缘电阻每米不小于25 MΩ。4.6 低温卷绕性能一般用补偿导线应经受-20℃的低温卷绕试验后，用目力观察卷绕在试棒上的试样的绝缘层应无任何裂纹。