工業(yè)熱電偶中熱電偶按分度號分有S、R、B、N、K、E、J、T等幾種。其中S、R、B屬于貴金屬熱電偶，N、K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。E型測溫范圍為-40℃-1000℃；K型測溫范圍為-40℃-1300℃；S型測溫范圍為0℃-1700℃；B型測溫范圍為0℃-1800℃；T型測溫范圍為-40℃-400℃。以下就來介紹各分度號熱電偶的具體有什么差別。
(S型熱電偶)鉑銠10-鉑熱電偶
鉑銠10-鉑熱電偶(S型熱電偶)為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，其正極(SP)的名義化學成分為鉑銠合金，其中含銠為10%，含鉑為90%，負極(SN)為純鉑，故俗稱單鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃。
S型熱電偶在熱電偶系列中具有準確度最高，穩(wěn)定性可以，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點。它的物理，化學性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于S型熱電偶具有優(yōu)良的綜合性能，符合國際使用溫標的S型熱電偶，長期以來曾作為國際溫標的內(nèi)插儀器，“ITS-90”雖規(guī)定今后不再作為國際溫標的內(nèi)查儀器，但國際溫度咨詢委員會(CCT)認為S型熱電偶仍可用于近似實現(xiàn)國際溫標。
S型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機械強度下降，對污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。
(R型熱電偶)鉑銠13-鉑熱電偶
鉑銠13-鉑熱電偶(R型熱電偶)為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，其正極(RP)的名義化學成分為鉑銠合金，其中含銠為13%，含鉑為87%，負極(RN)為純鉑，長期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃。
R型熱電偶在熱電偶系列中具有準確度最高，穩(wěn)定性可以，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點。其物理，化學性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于R型熱電偶的綜合性能與S型熱電偶相當，在我國一直難于推廣，除在進口設(shè)備上的測溫有所應(yīng)用外，國內(nèi)測溫很少采用。1967年至1971年間，英國NPL，美國NBS和加拿大NRC三大研究機構(gòu)進行了一項合作研究，其結(jié)果表明，R型熱電偶的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性比S型熱電偶均好，我國目前尚未開展這方面的研究。
R型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機械強度下降，對污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。
(B型熱電偶)鉑銠30-鉑銠6熱電偶
鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型熱電偶)為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，其正極(BP)的名義化學成分為鉑銠合金，其中含銠為30%，含鉑為70%，負極(使用壽命BN)為鉑銠合金，含銠為量6%，故俗稱雙鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1600℃，短期最高使用溫度為1800℃。
B型熱電偶在熱電偶系列中具有準確度最高，穩(wěn)定性可以，測溫溫區(qū)寬，長，測溫上限高等優(yōu)點。適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸氣氣氛中。B型熱電偶一個明顯的優(yōu)點是不需用補償導(dǎo)線進行補償，因為在0~50℃范圍內(nèi)熱電勢小于3μV。
B型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機械強度下降，對污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。
(K型熱電偶)鎳鉻-鎳硅熱電偶
鎳鉻-鎳硅熱電偶(K型熱電偶)是目前用量最大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和。正極(KP)的名義化學成分為：Ni：Cr=90：10，負極(KN)的名義化學成分為：Ni：Si=97：3，其使用溫度為-200~1300℃。
K型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性惰性氣氛中。廣泛為用戶所采用。
K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。
(N型熱電偶)鎳鉻硅-鎳硅熱電偶
鎳鉻硅-鎳硅熱電偶(N型熱電偶)為廉金屬熱電偶，是一種較新國際標準化的熱電偶，是在70年代初由澳大利亞國防部實驗室研制成功的它克服了K型熱電偶的兩個重要缺點：K型熱電偶在300~500℃間由于鎳鉻合金的晶格短程有序而引起的熱電動勢不穩(wěn)定；在800℃左右由于鎳鉻合金發(fā)生擇優(yōu)氧化引起的熱電動勢不穩(wěn)定。正極(NP)的名義化學成分為：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，負極(NN)的名義化學成分為：Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用溫度為-200~1300℃。
N型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜，不受短程有序化影響等優(yōu)點,其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶,是一種很有發(fā)展前途的熱電偶.
N型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。
(E型熱電偶)鎳鉻-銅鎳熱電偶
鎳鉻-銅鎳熱電偶(E型熱電偶)又稱鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉金屬的熱電偶，正極(EP)為：鎳鉻10合金，化學成分與KP相同，負極(EN)為銅鎳合金，名義化學成分為：55%的銅，45%的鎳以及少量的錳，鈷，鐵等元素。該熱電偶的使用溫度為-200~900℃。E型熱電偶熱電動勢之大，靈敏度之高屬所有熱電偶之最，宜制成熱電堆，測量微小的溫度變化。對于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏，宜用于濕度較高的環(huán)境。E熱電偶還具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅，鐵-康銅熱電偶，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性和惰性氣氛中，廣泛為用戶采用。
E型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性氣氛中，熱電勢均勻性較差。
(J型熱電偶)鐵-銅鎳熱電偶
鐵-銅鎳熱電偶(J型熱電偶)又稱鐵-康銅熱電偶，也是一種價格低廉的廉金屬的熱電偶。它的正極(JP)的名義化學成分為純鐵，負極(JN)為銅鎳合金，常被含糊地稱之為康銅，其名義化學成分為：55%的銅和45%的鎳以及少量卻十分重要的錳，鈷，鐵等元素，盡管它叫康銅，但不同于鎳鉻-康銅和銅-康銅的康銅，故不能用EN和TN來替換。鐵-康銅熱電偶的覆蓋測量溫區(qū)為-200~1200℃，但通常使用的溫度范圍為0~750℃
J型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，價格便宜等優(yōu)點,廣為用戶所采用。
J型熱電偶可用于真空，氧化，還原和惰性氣氛中，但正極鐵在高溫下氧化較快，故使用溫度受到限制，也不能直接無保護地在高溫下用于硫化氣氛中。
(T型熱電偶)銅-銅鎳熱電偶
銅-銅鎳熱電偶(T型熱電偶)又稱銅-康銅熱電偶，也是一種較佳的測量低溫的廉金屬的熱電偶。它的正極(TP)是純銅，負極(TN)為銅鎳合金，常之為康銅，它與鎳鉻-康銅的康銅EN通用，與鐵-康銅的康銅JN不能通用，盡管它們都叫康銅，銅-銅鎳熱電偶的蓋測量溫區(qū)為-200~350℃。
T型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好，價格便宜等優(yōu)點,特別在-200~0℃溫區(qū)內(nèi)使用，穩(wěn)定性更好，年穩(wěn)定性可小于±3μV，經(jīng)低溫檢定可作為二等標準進行低溫量值傳遞。
T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性能差，故使用溫度上限受到限制。
正確使用熱電偶不但可以準確得到溫度的數(shù)值，保證產(chǎn)品合格，而且還可節(jié)省熱電偶的材料消耗，既節(jié)省資金又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。安裝不正確，熱導(dǎo)率和時間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。
1、安裝不當引入的誤差
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度等，換句話說，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護管直徑的8～10倍；熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃；熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強磁場和強電場，所以不應(yīng)把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動的區(qū)域內(nèi)，當用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。
2、絕緣變差而引入的誤差
如熱電偶絕緣了，保護管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達上。
3、熱惰性引入的誤差
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當用時間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。為了準確的測量溫度，應(yīng)當選擇時間常數(shù)小的熱電偶。時間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，較為有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時校正及更換。
4、熱阻誤差
高溫時，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。
工業(yè)熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，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)換顯示成被測介質(zhì)的溫度。工業(yè)熱電偶在測量中，會出現(xiàn)哪些誤差?如何解決呢？
一、工業(yè)熱電偶不穩(wěn)定性的影響
不穩(wěn)定性就是指工業(yè)熱電偶的分度值隨使用時間和使用條件的不同而起的變化。在大多數(shù)情況下，它可能是不準確性的主要原因。影響不穩(wěn)定性的因素有：玷污，熱電極在高溫下?lián)]發(fā)，氧化和還原，脆化，輻射等。若分度值的變化相對地講是緩慢而又均勻的，這時經(jīng)常進行監(jiān)督性校驗或根據(jù)實際使用情況安排周期檢定，這樣可以減少不穩(wěn)定性引入的誤差。
二、工業(yè)熱電偶熱電特性不穩(wěn)定的影響
工業(yè)熱電偶在生產(chǎn)過程中，偶絲經(jīng)過多道縮徑拉伸在其表面總是受玷污的，同時，從偶絲的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，不可避免地存在應(yīng)力及晶格的不均勻性。因淬火或冷加工引入的應(yīng)力，可以通過退火的方法來基本消除，退火不合格所造成的誤差，可達十分之幾度到幾度。它與待測溫度及工業(yè)熱電偶電極上的溫度梯度大小有關(guān)。廉金屬工業(yè)熱電偶的偶絲通常以“退火”狀態(tài)交付使用，如果需要對高溫用廉金屬工業(yè)熱電偶進行退火，那么退火溫度應(yīng)高于其使用溫度上限，插入深度也應(yīng)大于實際使用的深度。貴金屬工業(yè)熱電偶則必須認真清洗(酸洗和四硼酸鈉清洗)和退火，以清除熱電偶的玷污與應(yīng)力。
三、不均勻性的影響
一般來說工業(yè)熱電偶若是由均質(zhì)導(dǎo)體制成的，則其熱電勢只與兩端的溫度有關(guān)，若熱電極材料不是均勻的，且熱電極又處于溫度梯度場中，則工業(yè)熱電偶會產(chǎn)生一個附加熱電勢，即“不均勻電勢”。其大小取決于沿熱電極長度的溫度梯度分布狀態(tài)，材料的不均勻形式和不均勻程度，以及熱電極在溫度場所處的位置。造成熱電極不均勻的主要原因有：在化學成分方面如雜質(zhì)分布不均勻，成分的偏析，熱電極表面局部的金屬揮發(fā)，氧化或某金屬元素選擇氧化，測量端在高溫一的熱擴散，以及工業(yè)熱電偶在有害氣氛中受到玷污和腐蝕等。在物理狀態(tài)方面有應(yīng)力分布不均勻和電極結(jié)構(gòu)不均勻等。在工業(yè)使用中，有時不均勻電勢引起的附加誤差竟達30℃這多，這將嚴重地影響工業(yè)熱電偶的穩(wěn)定性和互換性，其主要解決方式就是對其進行檢驗，只使用在誤差允許范圍內(nèi)的工業(yè)熱電偶。
四、傳熱及工業(yè)熱電偶安裝的影響
由于工業(yè)熱電偶測溫是屬于接觸式測量，當工業(yè)熱電偶插入被測介質(zhì)時，它要從被測介質(zhì)吸收熱量使自身溫度升高，同時又以熱輻射方式和熱傳導(dǎo)方式向溫度低的地方散發(fā)熱量，當測量端各外散失的熱量等于自氣流中吸收的熱量時即達到動態(tài)平衡，此時工業(yè)熱電偶達到了穩(wěn)定的示值，但并不代表氣流的真實溫度，因為測量端環(huán)境散失的熱量是由氣流的加熱來補償，也就是說測量端與氣流的熱交換處于不平衡狀態(tài)，因此，它們的溫度也不可能具有相同的數(shù)值。測量端與環(huán)境的傳熱愈強，測量端的溫度偏離氣流溫度也愈大。
五、熱輻射誤差
熱輻射誤差產(chǎn)生的原因是工業(yè)熱電偶測量端與環(huán)境的輻射熱交換所引起的，這是工業(yè)熱電偶與氣流之間的對流換熱不能達到熱平衡的結(jié)果。減少輻射誤差的辦法，一是加劇對流換熱，二是削弱輻射換熱。
解決方法有：
1、盡量減少器壁與測量端的溫差，即在管壁鋪設(shè)絕熱層;
2、在工業(yè)熱電偶工作端加屏蔽罩;增大流體放熱系數(shù)，即增加流速，加強擾動，減小偶絲直徑或使熱電極與氣流形成跨流等。
六、導(dǎo)熱誤差
在測量高溫氣流的溫度時，由于沿工業(yè)熱電偶長度存在溫度梯度，故測量端必然會沿熱電極導(dǎo)熱，使得指示溫度偏離實際溫度。導(dǎo)熱量相差越多，相應(yīng)的誤差就越大，因此凡能加劇對流和削弱導(dǎo)熱的因素都可以用來減少導(dǎo)熱誤差。
解決方法有：
1、增加L/d：將熱電偶垂直安裝改成斜裝或彎頭處安裝，安裝時應(yīng)注意使工業(yè)熱電偶的端對著氣流方向，并處在流速最大的位置上;
2、選用工業(yè)熱電偶和支桿導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料。
七、動態(tài)響應(yīng)誤差
工業(yè)熱電偶插入被測介質(zhì)后，由于本身具有熱惰性，因此不能立即指示出被測氣流的溫度，只有當測量端吸、放熱達到動態(tài)平衡后才達到穩(wěn)定的示值。在工業(yè)熱電偶插入后到示值穩(wěn)定之前的整個不穩(wěn)定過程中，工業(yè)熱電偶的瞬時示值與穩(wěn)定后的示值存在著偏差，這時工業(yè)熱電偶除了有各種穩(wěn)定的誤差外，還存在由工業(yè)熱電偶熱惰性引入的偏差，即動態(tài)響應(yīng)誤差。
解決這類誤差的方法：
1、確定動態(tài)響應(yīng)誤差，予以修正;
2、將動態(tài)響應(yīng)誤差減少到允許要求的范圍之內(nèi)，此時可認為T測=T氣。
八、短程有序結(jié)構(gòu)變化(K狀態(tài))的影響
K型工業(yè)熱電偶在250-600℃范圍內(nèi)使用時，由于其顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成短程有序結(jié)構(gòu)，因此將影響熱電勢值而產(chǎn)生誤差，這就是所謂的K狀態(tài)。這是Ni-Cr合金特有的晶格變化，當WCr在5%-30%范圍內(nèi)存在著原子晶格從有序至無序為。由些引起的誤差，因Cr含量及溫度的不同而變化。一般在800℃以上短時間熱處理，其熱電特性即可恢復(fù)。由于K狀態(tài)的存在，使K型工業(yè)熱電偶檢定規(guī)程中明文規(guī)定檢定順序：由低溫向高溫逐點升溫檢定。而且在400℃檢定點，不僅傳熱效果不佳，難以達到熱平衡，而且，又恰好處于K狀態(tài)誤差最大范圍。因此，對該點判定合格與否時應(yīng)很慎重。Ni-Cr合金短程有序結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象，不僅存在于K型，而且，在E型工業(yè)熱電偶正極中也有此現(xiàn)象。但是，作為變化量E型工業(yè)熱電偶僅為K型的2/3?？傊琄狀態(tài)與溫度、時間有關(guān)，當溫度分布或工業(yè)熱電偶位置變化時，其偏差也會發(fā)生很大變化。故難以對偏差大小作出準確評價。
九、測量系統(tǒng)漏電影響
絕緣不良是產(chǎn)生電流泄漏的主要原因，它對工業(yè)熱電偶的準確度有很大的影響，能歪曲被測的熱電勢，使儀表顯示失真，甚至不能正常工作。漏電引起誤差是多方面的，例如，熱電極絕緣瓷管的絕緣電阻較差，使得熱電流旁路。若電測設(shè)備漏電，也能使工作電流旁路，使測量產(chǎn)生誤差。由于測量熱電勢的電位差計都是低電阻的，因此它對絕緣電阻的要求并不高，影響熱電勢測量的漏電主要是來處被測系統(tǒng)的高溫，因為工業(yè)熱電偶保護管和熱電極的絕緣材料的絕緣電阻將隨著溫度升高而下降，我們通常所說的鎧裝工業(yè)熱電偶的“分流誤差”就屬這類情況。一般是采用接地或其它屏蔽方法。對鎧裝工業(yè)熱電偶的分流誤差我們通常是以增大其直徑;增加絕緣層厚度;縮短加熱帶長度;降低工業(yè)熱電偶的電阻值等方法來降低誤差的。
十、熱電勢補正法
由中間溫度定律可知，參考端溫度為tn時的熱電勢EAB(t,tn)=EAB(t,t0)-EAB(tn,t0)。所以，用常溫下的溫度傳感器，只要測出參比端的溫度tn，然后從對應(yīng)電偶的分度表中查出對應(yīng)溫度下的熱電勢E(tn,t0)，再將這個熱電勢與所實測的E(t,tn)代數(shù)相加，得出的結(jié)果就是工業(yè)熱電偶參比端溫度為0度時，對應(yīng)于測量端的溫度為t時的熱電勢E(t,t0)最后再從分度表中查得對應(yīng)于E(t,0)的溫度，這個溫度就是工業(yè)熱電偶測量端的實際溫度t。在計算機應(yīng)用日益廣泛的今天，可以利用軟件處理方法，特別是在多點測量系統(tǒng)或高溫測控中，采用這種方法，可很好的解決參比端溫度的變化問題，只要隨時準確的測出tn，就可以準確得到測量端溫度。同時還充分應(yīng)用了對應(yīng)熱電偶的分度表，并對非線性誤差得到了校正，而且適應(yīng)各種工業(yè)熱電偶。
449717568
