熱電偶溫度傳感器是由兩種不同的導體連接在一起,構成一個閉合的回路,當兩個接點溫度不同時,在回路中就會產生熱電動勢,這種現象稱為熱電效應,該電動勢就是著名的“塞貝克溫差電動勢”簡稱“熱電動勢”。
熱電偶就是通過測量熱電動勢來實現測溫的。當此測量點受到加熱時,將產生使熱電流運動的力量,其大小等于溫度不同的測量點和另外一端(參考接點)間的溫度差,直接測量端叫工作端(熱端)接線端子端叫冷端,當熱端和冷端存在溫差時,就會在回路里產生熱電流,接上顯示儀表,儀表上就會指示所產生的熱電動勢的對應溫度值,電動勢隨溫度升高而增長。
熱電偶溫度傳感器(熱電溫度計)是以熱電偶為測溫元件,由儀表顯示出溫度的一種儀器。廣泛用來測量-200~1300℃范圍內的溫度,在特殊情況下,可測2800℃的高溫或4K的低溫,運用也是最普遍,市場占有量也是最大的。
常用熱電偶絲材及其性能:
1、鉑銠10-鉑熱電偶(分度號為S,也稱為單鉑銠熱電偶該熱電偶的正極成份為含銠10%的鉑銠合金,負極為純鉑;它的特點是:
(1)熱電性能穩定、抗氧化性強、宜在氧化性氣氛中連續使用、長期使用溫度可達1300℃,超達1400℃時,即使在空氣中、純鉑絲也將會再結晶,使晶粒粗大而斷裂;
(2)精度高,它是在所有熱電偶中,準確度等級最高的,通常用作標準或測量較高的溫度;
(3)使用范圍較廣,均勻性及互換性好;
(4)主要缺點有:微分熱電勢較小,因而靈敏度較低;價格較貴,機械強度低,不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。
2、鉑銠13-鉑熱電偶(分度號為R,也稱為單鉑銠熱電偶)
該熱電偶的正極為含13%的鉑銠合金,負極為純鉑,同S型相比,它的電勢率大15%左右,其它性能幾乎相同,該種熱電偶在日本產業界,作為高溫熱電偶用得最多,而在中國,則用得較少;
3、鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號為B,也稱為雙鉑銠熱電偶)
該熱電偶的正極是含銠30%的鉑銠合金,負極為含銠6%的鉑銠合金,在室溫下,其熱電勢很小,故在測量時一般不用補償導線,可忽略冷端溫度變化的影響;長期使用溫度為1600℃,短期為1800℃,因熱電勢較小,故需配用靈敏度較高的顯示儀表。
B型熱電偶適宜在氧化性或中性氣氛中使用,也可以在真空氣氛中的短期使用;即使在還原氣氛下,其壽命也是R或S型的10~20倍;由于其電極均由鉑銠合金制成,故不存在鉑銠-鉑熱電偶負極上所有的缺點、在高溫時很少有大結晶化的趨勢,且具有較大的機械強度;同時由于它對于雜質的吸收或銠的遷移的影響較少,因此經過長期使用后其熱電勢變化并不嚴重、缺點價格昂貴(相對于單鉑銠而言)。
4、鎳鉻-鎳硅(鎳鋁)熱電偶(分度號為K)
該熱電偶的正極為含鉻10%的鎳鉻合金,負極為含硅3%的鎳硅合金(有些國家的產品負極為純鎳)??蓽y量0~1300℃的介質溫度,適宜在氧化性及惰性氣體中連續使用,短期使用溫度為1200℃,長期使用溫度為1000℃,其熱電勢與溫度的關系近似線性,價格便宜,是目前用量最大的熱電偶。
K型熱電偶是抗氧化性較強的賤金屬熱電偶,不適宜在真空、含硫、含碳氣氛及氧化還原交替的氣氛下裸絲使用;當氧分壓較低時,鎳鉻極中的鉻將擇優氧化,使熱電勢發生很大變化,但金屬氣體對其影響較小,因此,多采用金屬制保護管。