温度的检测设计知识
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铬—考铜铠装式热电偶。
冷端处理及补偿
原因
热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为 保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温 度保持恒定； 热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据， 否则会产生误差。
方法
冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 冷端补偿器法 软件处理法
EAB(T1，T0)
只要T1、T0不变，接入AˊBˊ后不管接点温度T2如何变化，都不影响总热电势。 这便是引入补偿导线原理。
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℃。
A
T2
A’ T0
T1
E
热电偶补偿 导线接线图
B
T2 B’
T0
热电偶的常用材料与结构
实质：在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温 度稳定不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表上 调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。
质，适于在还原性或中性介质中使用。
4．铂铑30—铂铑6热电偶(B型) 分度号为LL—2
正极：铂铑合金（用70％铂，30％铑冶炼而成）。 负极：铂铑合金（用94％铂，6％铑冶炼而成）。 测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。 特点： 材料性能稳定，测量精度高。 还原性气体中易被侵蚀。 低温热电势极小，冷端温度在50℃以下可不加补偿。 成本高。
1 2 3
(a) (b) (c) (d)
图3.2-12 铠装式热电偶断面结构示意图 1— 金属套管; 2—绝缘材料; 3—热电极 (a)—碰底型; (b)—不碰底型; (c)—露头型; (d)—帽型
优点是小型化（直径从 12mm到0.25mm）、寿命、
热惯性小，使用方便。 测 温 范 围 在 1100℃ 以 下 的有：镍铬—镍硅、镍
2020
温度的检测设计知识
• 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。
（二）常用热电偶的结构类型
1．工业用热电偶
下图为典型工业用热电偶结构示意图。它由热电偶 丝、绝缘套管、保护套管以及接线盒等部分组成。实验 室用时，也可不装保护套管，以减小热惯性。
1 23
4
工业热电偶结构示意图
1－接线盒；2－保险套管3―绝缘套管4―热电偶丝
2．铠装式热电偶（又称套管式热电偶）
断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属 套管三者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同， 可分为四种型式如图。
冷端处理及补偿
1. 冰点槽法
把热电偶的参比端置于冰水混合物容器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，使T0=0℃。 这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引
起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试
管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。
A
A’
C
T
B
B’
C’
热电偶
补偿导线 试管
铜 导 线
冰点槽
T0
冰水溶液
mV
仪 表
2. 计算修正法
EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0) =1.999+0.832 =2.831(mV)
再次查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68℃。
注意:既不能只按1.999mV查表，认为T=49℃，也 不能把49℃加上21℃，认为T=70℃。
3. 零点迁移法
应用领域：如果冷端不是0℃，但十分稳定（如恒温车 间或有空调的场所）。
对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提 供了依据。如当T2=0℃时，则：
EAB（T1, T0）=EAB（T1, T2）+EA B（T2, T0）
说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、 B同样热电特性的材料A′、B′(如图)即引入所谓补偿导 线时，当EAA΄(T2)=EBB΄(T2)，则回路总电动势仍为
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。
3．镍铬—考铜热电偶(E型) 分度号为EA—2
工业用热电偶丝:Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。 正极：镍铬合金 负极：考铜合金（用56％铜，44％镍冶炼而成）。 测量温度：长期600℃，短期800℃。 特点： 价格比较便宜，工业上广泛应用。 在常用热电偶中它产生的热电势最大。 气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变
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
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
用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算
EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)
例 用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境
TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=1.999mV，又用室温
计 测 出 TH=21℃, 查 此 种 热 电 偶 的 分 度 表 可 知 ， EAB(21,0)=0.832mV，故得
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。
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：
冷端处理及补偿
原因
热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为 保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温 度保持恒定； 热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据， 否则会产生误差。
方法
冰点槽法 计算修正法 补正系数法 零点迁移法 冷端补偿器法 软件处理法
EAB(T1，T0)
只要T1、T0不变，接入AˊBˊ后不管接点温度T2如何变化，都不影响总热电势。 这便是引入补偿导线原理。
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℃。
A
T2
A’ T0
T1
E
热电偶补偿 导线接线图
B
T2 B’
T0
热电偶的常用材料与结构
实质：在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温 度稳定不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表上 调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。
质，适于在还原性或中性介质中使用。
4．铂铑30—铂铑6热电偶(B型) 分度号为LL—2
正极：铂铑合金（用70％铂，30％铑冶炼而成）。 负极：铂铑合金（用94％铂，6％铑冶炼而成）。 测量温度：长期可到1600℃，短期可达1800℃。 特点： 材料性能稳定，测量精度高。 还原性气体中易被侵蚀。 低温热电势极小，冷端温度在50℃以下可不加补偿。 成本高。
1 2 3
(a) (b) (c) (d)
图3.2-12 铠装式热电偶断面结构示意图 1— 金属套管; 2—绝缘材料; 3—热电极 (a)—碰底型; (b)—不碰底型; (c)—露头型; (d)—帽型
优点是小型化（直径从 12mm到0.25mm）、寿命、
热惯性小，使用方便。 测 温 范 围 在 1100℃ 以 下 的有：镍铬—镍硅、镍
2020
温度的检测设计知识
• 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。
（二）常用热电偶的结构类型
1．工业用热电偶
下图为典型工业用热电偶结构示意图。它由热电偶 丝、绝缘套管、保护套管以及接线盒等部分组成。实验 室用时，也可不装保护套管，以减小热惯性。
1 23
4
工业热电偶结构示意图
1－接线盒；2－保险套管3―绝缘套管4―热电偶丝
2．铠装式热电偶（又称套管式热电偶）
断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属 套管三者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同， 可分为四种型式如图。
冷端处理及补偿
1. 冰点槽法
把热电偶的参比端置于冰水混合物容器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，使T0=0℃。 这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引
起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试
管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。
A
A’
C
T
B
B’
C’
热电偶
补偿导线 试管
铜 导 线
冰点槽
T0
冰水溶液
mV
仪 表
2. 计算修正法
EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0) =1.999+0.832 =2.831(mV)
再次查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68℃。
注意:既不能只按1.999mV查表，认为T=49℃，也 不能把49℃加上21℃，认为T=70℃。
3. 零点迁移法
应用领域：如果冷端不是0℃，但十分稳定（如恒温车 间或有空调的场所）。
对于冷端温度不是零度时，热电偶如何分度表的问题提 供了依据。如当T2=0℃时，则：
EAB（T1, T0）=EAB（T1, T2）+EA B（T2, T0）
说明：当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、 B同样热电特性的材料A′、B′(如图)即引入所谓补偿导 线时，当EAA΄(T2)=EBB΄(T2)，则回路总电动势仍为
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。
3．镍铬—考铜热电偶(E型) 分度号为EA—2
工业用热电偶丝:Ф1.2～2mm，实验室用可更细些。 正极：镍铬合金 负极：考铜合金（用56％铜，44％镍冶炼而成）。 测量温度：长期600℃，短期800℃。 特点： 价格比较便宜，工业上广泛应用。 在常用热电偶中它产生的热电势最大。 气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变
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
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
用普通室温计算出参比端实际温度TH，利用公式计算
EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)
例 用铜-康铜热电偶测某一温度T，参比端在室温环境
TH中，测得热电动势EAB(T，TH)=1.999mV，又用室温
计 测 出 TH=21℃, 查 此 种 热 电 偶 的 分 度 表 可 知 ， EAB(21,0)=0.832mV，故得
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。
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：