热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect）。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。
热电偶冷端补偿计算方法：
从毫伏到温度：测量冷端温度，换算为对应毫伏值，与热电偶的毫伏值相加，换算出温度；
从温度到毫伏：测量出实际温度与冷端温度，分别换算为毫伏值，相减後得出毫伏值，即得温度
测温条件
是一种感温元件，是一种一次仪表，热电偶直接丈量温度。由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路，由于材质不同，不同的电子密度产生电子扩散，稳定均衡后就产生 了电势。当两端存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。热电偶实践上是一种能量转换器，将 热能转换成电能。
热电偶的技术优势：热电偶测温范围宽，性能比拟稳定；丈量精度高，热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响；热响应时间快，热电偶对温度变化反响灵活；丈量范围 大，热电偶从-40~+ 1600℃ 均可连续测温；热电偶性能牢靠， 机械强度好。运用寿命长，装置便当。
电偶必需是由两种性质不同但契合一定请求的导体（或半导体）资料构成回路。热电偶丈量端和参考端之间必需有温差。
将两种不同资料的导体或半导体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,因此在回路中构成一个大小的电流,这 种现象称为热电效应。热电偶就是应用这一效应来工作的。
主要特点
1、装配简单，更换方便；
2、压簧式感温元件，抗震性能好；
3、测量精度高；
4、测量范围大（－200℃～1300℃，特殊情况下－270℃～2800℃）；
5、热响应时间快；
6、机械强度高，耐压性能好；
7、耐高温可达2800度；
8、使用寿命长。
工作原理
两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；
2、热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。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，如图所示。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。结构要求
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。
主要分类
1、按固定装置型式分类
热电偶作为主要测温手段，用途十分广泛，因而对固定装置和技术性能有多种要求，因此热电偶的固定装置分为六种：无固定装置式、螺纹式、固定法兰式、活动法兰式、活动法兰角尺形式、锥形保护管式六种。
2、按装配及结构方式分类
根据热电偶的性能结构方式可分为：可拆卸式热电偶、隔爆式热电偶、铠装热电偶和压弹簧固定式热电偶等特殊用途的热电偶。
常见种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓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。标准化热电偶中国从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中国统一设计型热电偶。
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热电偶分度号 |
热电极材料 |
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正极 |
负极 |
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S |
铂铑 10 |
纯铂 |
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R |
铂铑 13 |
纯铂 |
展开
从理论上讲，任何两种不同导体（或半导体）都可以配制成热电偶，但是作为实用的测温元件，对它的要求是多方面的。为了保证工程技术中的可靠性，以及足够的测量精度，并不是所有材料都能组成热电偶，一般对热电偶的电极材料，基本要求是：
1、在测温范围内，热电性质稳定，不随时间而变化，有足够的物理化学稳定性，不易氧化或腐蚀；
2、电阻温度系数小，导电率高，比热小；
3、测温中产生热电势要大，并且热电势与温度之间呈线性或接近线性的单值函数关系；
4、材料复制性好，机械强度高，制造工艺简单，价格便宜。
焊接方法测量端焊接前，应首先将被焊热电极的顶端绞成麻花状或将两顶端并齐。
（1）、气焊法：先将热电极顶端绞成麻花状，然后稍加热并蘸上焊剂，再用乙炔火焰使测量端熔成球状， 再迅速将测量端离开火焰后放入热水中。这种方法操作简单，故应用较广。
（2）、电弧焊法：电弧焊是利用高温电弧将热电偶 测量端熔化成球状。常用的有交流电弧焊和直流电弧焊两种 。交流电弧焊一般用来焊接贱金属热电偶。焊接前也要在热电极顶端先蘸上焊剂， 焊好后要 去除焊点上的焊剂。直流电弧焊一般用来焊接贵金属热电偶。
（3）、对焊：将热电极顶端对齐，稍加一些压力，然后接通电源，使接触面熔化在一起。这种焊接方法比 较方便（4）、直流氩弧焊：直流氩弧焊是近几年发展起来的较理想的焊接热电偶的方法。通常直流氩弧焊热电偶焊接机 是用氩气作保护，以高频引弧，直流焊接，并能进行对焊。它是由供电电源、直流 焊接电源 1、焊枪2、高频振荡器3、对焊电源及夹具4等几部分所组成，这种焊接装置的特点是使用方便，焊接速度快，不沾污，没有任何气孔，焊接端点光亮美观 ，并且可一机多用。它能焊接各种金属材料及不同规格的各种热电偶，热电偶在选 择品牌上要热电偶选杰克。（5）、盐浴焊接法：焊接装置由调压器（3－5kW）、石墨坩埚和焊接夹子等组成。坩埚作为电源－电极，被焊热 电极作为另一电极。焊接前，先洗净热电极被焊处表面的氧化物，并绞成麻花状， 将碳棒置 于氯化钡上，接通电源使氯化钡熔化，再将热电偶热电极与氯化钡熔液稍接触待起弧后迅速 离开，并用热水洗净测量端和热电极上的氯化钡颗粒。
热电偶与红外测温方法比较研究
一、温度测量的基本概念
温度是度量物体冷热程度的物理量，在生产和科学试验中占有极其重要的地位，是国际单位制(SI)中7个基本物理量之一。从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度间能量发布状况的物理量；从热平衡观点来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量；从微观上看，温度标志着系统内部分子无规则运动的剧烈程度，温度高的物体，分子平均动能大，温度低的物体，分子平均动能小。
早期人们以人的器官感觉出发，凭感觉到的或接触到的冷热程度区别温度的高低。这样得出的结果往往不可靠、不准确。研究表明，几乎所有物质的性质都与温度有关，例如尺寸、体积、密度、硬度、弹性横量、破坏性强度、电导率、导磁率、光辐射强度等，利用这些性质及其随温度变化规律可进行温度测量。也就是说，温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
二、主要测温方法介绍
温度测量方式有接触式和非接触式两大类。
1．将传感器置于与物体相同的热平衡状态中，使传感器与物体保持同一温度的测温法，即为接触式测温法。例如利用介质受热膨胀的原理的水银温度计、压力式温度计和双金属温度计等。还有利用物体电气参数随温度变化的特性来检测温度。例如热电阻、热敏电阻、电子式温度传感器和热电偶等。
接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。
2.非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触。实现这种测温方法可利用物体的表面热辐射强度与温度的关系来检测温度。有全辐射法、部分辐射法、单一波长辐射功率的亮度法及比较两个波长辐射功率的比色法等。非接触式仪表测温的测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。
三、标准要求
基本上所有的CSA和UL电气产品标准都要求进行温升测试，而且会详细要求测试条件，例如产品的输入电源、负载要求和测试环境等；测试方法，例如安装位置和使用测温方法等；测试时间；判断准则，温升的*大值和附带测试等。在测试方法中，会对测温的方法进行规定，通常有对热电偶的要求是30AWG(0.51平方厘米)，铁－康铜(分度号J)或铜－康铜(分度号T)和相配合的记录仪器
安装要求
对热电偶与热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可考及维修方便，而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要求，在选择对热电偶和热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点：
1、为了使热电偶和热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电偶或热电阻。
2、带有保护套管的热电偶和热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度：
（1）对于测量管道中心流体温度的热电偶，一般都应将其测量端插入到管道中心处（垂直安装或倾斜安装）.如被测流体的管道直径是200毫米，那热电偶或热电阻插入深度应选择100毫米；
（2）对于高温高压和高速流体的温度测量（如主蒸汽温度），为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电偶，浅插式的热电偶保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm；热套式热电偶的标准插入深度为100mm；
（3）假如需要测量是烟道内烟气的温度，尽管烟道直径为4m，热电偶或热电阻插入深度1 m即可；
（4）当测量原件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装，或加装支撑架和保护套管。
热电偶影响检测结果却容易被忽视的问题
一、响应时间的影响
接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此，在测温时需要保持一定时间，才能使两者达到热平衡。保持时间的长短，同测温元件的热响应时间有关。 而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件，差别*。所以，在日常检定过程中要根据不同类型的热电偶选择合适的升温速率、热平衡的时间。
二、绝缘电阻的影响
耐磨热电偶在高温下，其绝缘电阻随温度升高而急骤降低，因此将产生漏电流，该电流通过绝缘电阻已经下降的绝缘物流入仪表，使仪表指示不稳或产生测量误差。因此，在 热电偶装炉之前不要忽视对其绝缘电阻的测试，只有当满足检定规程要求时，才能进行温度允差检定。
三、热电偶的长度
JJG351-1996《工作用廉金属热电偶》检定规程中明确规定热电偶长度不小于750mm，之所以对热电偶长度作出规定，是因为考虑到热电偶在离开测温区后要有足够宽的温度梯 度区。热电偶的热电动势也就产生在这一区域，要有效地阻止热电偶热端(测量端)的热量传给冷端(接线端)，*基本的方法就是热电偶的冷端要有足够的距离远离热端。一般来说 由于热电偶长度不够带来的误差是负的，修正值是正的。长度越短，带来的误差也越大，因此，在装炉检定之前需要确定热电偶的长度。
四、热电偶丝弯曲
热电偶丝细而软，极易变形，当偶丝发生折叠、扭曲等塑性变形使热电极的偶丝产生应力时，就改变了热电偶的热电特性，从而使变形热电偶测量结果的准确性受到影响。因 此，检定前一定要把热电偶丝拉直。
三、热电偶丝被污染
热电偶丝被污染，甚至被氧化，会使热电极偶丝表面不光亮、发暗发黑，这时的热电极热电特性极不稳定，测量数据的准确性较差，因此，要清洗有污染的电极，消除污染层 。
热电偶的常见问题
1：热电偶的热电势是热电偶工作端与冷端两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；
2 ：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关。
3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。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，如图所示。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。
正确使用编辑本段
正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。
1、安装不当引入的误差
如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。
2、绝缘变差而引入的误差
如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。
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