金铁—镍铬热电偶

工业热电偶
工业热电偶－分度表
工业热电偶－分度表
图中可见热电势与 温度之间并非线性关 系 分度表:热电势与温 度制成标准对应关系 表。
各种热电偶的分度表是在热电偶冷端温度t0 ＝0℃ 的条件下得到的。 分度号相同的热电偶可以共用同一分度表、而不 同分度号的热电偶，其电势与温度的对应关系是不 相同的
工业热电偶－分度表
热电偶的常用材料与结构
热电偶材料应满足：
物理性能稳定，热电特性不随时间改变；
化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时不被腐 蚀；
热电势高，导电率高，且电阻温度系数小； 便于制造； 复现性好，便于成批生产。
（一）热电偶常用材料 1．铂—铂铑热电偶(S型)
分度号LB—3
3．镍铬—考铜热电偶(E型)
正极：镍铬合金
分度号为EA—2
工业用热电偶丝:Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。
工业用热电偶丝：Φ0.5mm，实验室用可更细些。 正极：铂铑合金丝,用90％铂和10％铑(重量比)冶炼而成。 负极：铂丝。 测量温度：长期：1300℃、短期：1600℃。 特点： 材料性能稳定，测量准确度较高；可做成标准热电偶 或基准热电偶。用途：实验室或校验其它热电偶。 测量温度较高，一般用来测量1000℃以上高温。 在高温还原性气体中（如气体中含Co、H2等）易被侵 蚀，需要用保护套管。 材料属贵金属，成本较高。 热电势较弱。
结论： ①如果热电偶两材料相同，则无论接点处的温度 如何，总电势为零； ②如果两接点处的温度相同，尽管A、B材料不同， 总热电势为零； ③热电偶产生的热电势只与材料、接点处的温度有 关，而与材料的尺寸、几何形状无关；
④若A、B材料确定，热电势EAB(T,T0)是两接点温度T 和T0的函数差,即如果T0保持恒定,则f(T0)=C(常数) 热电势EAB(T,T0)只是工作端温度T的单值函数。
第五章
热电偶
热电偶主要内容
概述 热电偶测温原理
热电偶结构
热电偶冷端温度补偿
工业热电偶选用
概述
炉顶热电偶
概述
测温原理
热电效应热电效应于1821年由Seeback发现的，故又称为赛贝克效应。
将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合 回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产 生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。
0 0

T
T0
( A B )dT
NAT、NAT0——导体A在结点温度为T和T0时的电子密度； NBT、NBT0——导体B在结点温度为T和T0时的电子密度；
σA 、 σB——导体A和B的汤姆逊系数。
实验和理论均以证明：热电偶回路的热电动势主 要是由接触电势引起的。又由于EAB（T）和 EAB（T0）的极性相反，所以回路总电势为：
因为EAB(T0)=-[EBC(T0)+ ECA(T0)] 所以 EABC（T，T0）= EAB(T)- EAB(T0)
热电偶测温基本定律
3)标准电极定律 两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如 果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后 的热电动势可用下式求得：
E AB (T , T0 ) E AC (T , T0 ) ECB (T , T0 )
热电偶测温基本定律
T T0 1)均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导 体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产 生热电动势。
T
T0
V
2)中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只 要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响 热电偶回路的总热电动势。
若三个接点的温度均为T0，则回路的总热电势为 EABC（T0）= EAB(T0)+ EBC(T0)+ ECA(T0)=0 若A、B接点温度为T，其余接点温度为T0，且T >T0， 则回路的总热电势为 EABC（T，T0）= EAB(T)+ EBC(T0)+ ECA(T0)
回路总电势
由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、 T0,如果T ＞T0 ，则必存在着两个接触电势和两个温差电 势，回路总电势： E AB (T , T0 ) e AB (T ) e AB (T0 ) e A (T , T0 ) eB (T , T0 )
N AT kT N AT kT0 ln ln e N BT e N BT
原理－热电效应
温差电动势
T
接触电动势
A
T0
B
EA(T ,T0 ) dT
T0
T
E AB (T )
KT e
ln
N AT N BT
温差电势
To A eA(T,To)
T ห้องสมุดไป่ตู้差电势原理图
eA (T , T0 ) AdT
T0
T
eA(T，T0)——导体A两端温度为T、T0时形成的温差电动势； T，T0——高低端的绝对温度； σA——汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1℃时所产生的温 差电动势，例如在0℃时，铜的σ =2μV/℃。
2．镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(K型)
分度号EU—2
工业用热电偶丝： Φ1.2~2.5mm，实验室用可细些。 正极：镍铬合金(用88.4～89.7％镍、9～10％铬，0.6％ 硅，0.3％锰，0.4～0.7％钴冶炼而成)。 负极：镍硅合金(用95.7～97％镍,2～3％硅,0.4～0.7％钴 冶炼而成)。 测量温度：长期1000℃，短期1300℃。 特点： 价格比较便宜，在工业上广泛应用。 高温下抗氧化能力强，在还原性气体和含有SO2， H2S等气体中易被侵蚀。 复现性好，热电势大，但精度不如WRLB。
A A C T0 C — T B
T
B
T0 = T
T0
由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。
4)连接导体定律与中间温度定律 如图，接点温度分别为T, Tn，T0，则回路总热 电势为
连接导体定律是运用补偿导线进行温度测量的理论 基础。
当导体A与A′、B与B′的材料分别相同，则 EAB（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn， T0）称为中间温度定律，即回路总热电势等 于EAB（T，Tn）和EAB（Tn，T0）的代数和。 Tn称为中间温度。 中间温度定律是制定分度表的理论基础。