根據(jù)溫度傳感器的使用方式,通常分為接觸法與非接觸法兩類。
(A) 接觸法
由熱平衡原理可知,兩個物體接觸后,經(jīng)過足夠長的時間達到熱平衡,則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計,就可以用它對另一個物體實現(xiàn)溫度測量,這種測溫方式稱為接觸法。其特點是,溫度計要與被測物體有良好的熱接觸,使兩者達到熱平衡。因此,測溫準確度較高。用接觸法測溫時,感溫元件要與被測物體接觸,往往要破壞被測物體的熱平衡狀態(tài),并受被測介質的腐蝕作用。因此,對感溫元件的結構、性能要求苛刻。
(B) 非接觸法
利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度。這種測溫方式稱為非接觸法。它的特點是:不與被測物體接觸,也不改變被測物體的溫度分布,熱慣性小。從原理上看,用這種方法測溫無上限。通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉或反應迅速的高溫物體的溫度或表面溫度。
{tab 產(chǎn)品特點}
熱電偶同其它種溫度計相比具有如下特點:
A.優(yōu)點
(A) 接觸法
由熱平衡原理可知,兩個物體接觸后,經(jīng)過足夠長的時間達到熱平衡,則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計,就可以用它對另一個物體實現(xiàn)溫度測量,這種測溫方式稱為接觸法。其特點是,溫度計要與被測物體有良好的熱接觸,使兩者達到熱平衡。因此,測溫準確度較高。用接觸法測溫時,感溫元件要與被測物體接觸,往往要破壞被測物體的熱平衡狀態(tài),并受被測介質的腐蝕作用。因此,對感溫元件的結構、性能要求苛刻。
(B) 非接觸法
利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度。這種測溫方式稱為非接觸法。它的特點是:不與被測物體接觸,也不改變被測物體的溫度分布,熱慣性小。從原理上看,用這種方法測溫無上限。通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉或反應迅速的高溫物體的溫度或表面溫度。
{tab 產(chǎn)品特點}
熱電偶同其它種溫度計相比具有如下特點:
A.優(yōu)點
- ● 熱電偶可將溫度量轉換成電量進行檢測。
- ● 結構簡單,制造容易。
- ● 價格便宜。
- ● 慣性小。
- ● 準確度高。
- ● 測溫范圍廣。
- ● 能適應各種測量對象的要求(特定部位或狹小場所),如點溫和面溫的測量。
- ● 適于遠距離測量和控制。
- ● 測量準確度難以超過0.2℃。
- ● 必須有參考端,并且溫度要保持恒定。
- ● 在高溫或長期使用時,因受被測介質影響或氣氛腐蝕作用(如氧化、還原)等而發(fā)生劣化。
熱電偶材料按分度號分為B、R、S、N、K、E、J、T及WRe3-WRe25、WRe5-WRe26,10個標準形式,尚有其它非標準絲材可供選擇。
※ 廉金屬熱電偶絲徑的標準形式
名 稱 | K | N | E | J | T | |||||
保護管外徑(mm) | Φ16 | Φ20 | Φ16 | Φ20 | Φ16 | Φ20 | Φ16 | Φ20 | Φ16 | Φ20 |
單 支 式 | Φ2.5 | Φ3.2 | Φ2.5 | Φ3.2 | Φ2.0 | Φ3.2 | Φ2.0 | Φ3.2 | Φ2.0 | Φ3.2 |
雙 支 式 | Φ1.2 | Φ.5 | Φ1.2 | Φ2.5 | Φ1.2 | Φ2.0 | Φ1.2 | Φ2.0 | Φ1.2 | Φ2.0 |
※ 標準化熱電偶的主要性能
名稱 | 鉑銠10-鉑 鉑銠13-鉑 | 鉑銠30-鉑銠 | 鎳鉻-鎳硅 | 鎳鉻-康銅 | 鐵-康銅 | 銅-康銅 | 鎳鉻硅-鎳硅鎂 | ||
分度號 | S,R | B | K | E | J | T | N | ||
穩(wěn)定性 | F0.5 1400℃/200h 1084.88℃ 變化£ ±12mV (約1℃) | F0.5 1600℃/200h 1600℃ 變化£ ±47mV (約4℃) | F0.3/800℃ F0.5/900℃ F0.8,1.0 /1000℃ F1.2,1.6 /1100℃ F2.0,2.5 /1200℃ F3.2/1200℃ 200h 變化£ ±0.75%t | F0.3,0.5 /450℃ F0.8,1.0,1.2 /550℃ F1.6,2.0/ 650℃ F2.5/750℃ F3.2/850℃ 200h 變化£ ±0.75%t | F0.3,0.5 /400℃ F0.8,1.0,1.2 /500℃ F1.6,2.0 /600℃ F2.5,3.2 /750℃ 200h 變化£ ±0.75%t | F0.2/200℃ F0.3,0.5 /250℃ F1.0/300℃ F1.6/400℃ 00h 變化£ ±0.4%t | F0.3/800℃ F0.5/900℃ F0.8,1.0 /1000℃ F1.2,1.5 /1100℃ F2.0,2.5 /1200℃ F3.2/1300℃ 250h 變化£ ±0.75%t | ||
允差 | I | 0~1100℃ ±1℃ 1100~1600℃ ±[1+0.003 (t-1100)] ℃ | ? | -40~375℃ ±1.5℃ 375~1000℃ ±0.4%t | -40~375℃ ±1.5℃ 375~800℃ ±0.4%t | -40~375℃ ±1.5℃ 375~750℃ ±0.4%t | -40~125℃ ±0.5℃ 125~250℃ ±0.4%t | -40~375℃ ±1.5℃ 375~1000℃ ±0.4%t | |
II | 0~600℃ ±1.5℃ 600~1600℃ ±0.25%t | 600~1700℃ ±0.25%t | -40~300℃ ±2.5℃ 333~1200℃ ±0.75%t | -40~333℃ ±2.5℃ 333~900℃ ±0.75%t | -40~333℃ ±2.5℃ 333~750℃ ±0.75%t | -40~133℃ ±1℃ 133~350℃ ±0.75%t | -40~333℃ ±2.5℃ 333~1200℃ ±0.75%t | ||
III | ? | 600~800℃ ±4℃ 800~1700℃ ±0.5%t | -167~40℃ ±2.5℃ -200~-167℃ ±1.5%t | ? | -67~40℃ ±1℃ -200~-67℃ ±1.5%t | -167~40℃ ±2.5℃ -200~-67℃ ±1.5%t | |||
使用 溫度 ℃ 長期®短期 | F0.5 1300~1600 | F0.5 1600~1800 | F0.3 700~800 F0.5 800~900 F0.8,1.0 900~1000 F1.2,1.6 1000~1100 F2.0,2.5 1100~1200 F3.2 1200~1300 | F0.3 350~450 F0.8,1.0,1.2 450~550 F1.6,2.0 550~650 F2.5 650~750 F3.2 750~900 | F0.3,0.5 300~400 F0.8,1.0,1.2 400~500 F1.6,2.0 500~600 F2.5,3.2 600~750 | F0.2 150~200 F0.3,0.5 200~250 F1.0 250~300 F1.6 350~400 | F0.3 700~800 F0.5 800~900 F0.8,1.0 900~1000 F1.2,1.6 1000~1100 F2.0,2.5 1100~1200 F3.2 1200~1300 | ||
熱電偶的使用(下列內容對選擇和使用熱電偶會有所幫助)
※ 標準化熱電偶的特性
熱電偶種類 | 優(yōu) 點 | 缺 點 |
B | ?適于測量1000℃以上的高溫 ?常溫下熱電動勢極小,可不用補償導線 ?抗氧化、耐化學腐蝕 | ?在中低溫領域熱電動勢小,不能用于600℃以下 ?靈敏度低 ?熱電動勢的線性不好 |
R.S | ?精度高、穩(wěn)定性好,不易劣化 ?抗氧化、耐化學腐蝕 ?可作標準 | ?靈敏度低 ?不適用于還原性氣氛(尤其是H2、金屬蒸氣) ?熱電動勢的線性不好 ?價格高 |
N | ?熱電動勢線性好 ?1200℃以下抗氧化性能良好 ?短程有序結構變化影響小 | ?不適用于還原性氣氛 ?同貴金屬勢電偶相比時效變化大 |
K | ?熱電動勢線性好 ?1000℃下抗氧化性能良好 ?在廉金屬熱電偶中穩(wěn)定性更好 | ?不適用于還原性氣氛 ?同貴金屬熱電偶相比時效變化大 ?因短程有序結構變化而產(chǎn)生誤差 |
E | ?在現(xiàn)有的熱電偶中,靈敏度 ?同J型相比,耐熱性能良好 ?兩極非磁性 | ?不適用于還原性氣氛 ?熱導率低具有微滯后現(xiàn)象 |
J | ?可用于還原性氣氛 ?熱電動勢較K型高20%左右 | ?鐵正極易生銹 ?熱電特性漂移大 |
T | ?熱電動勢線性好 ?低溫特性好 ?產(chǎn)品質量穩(wěn)定性好 ?可用于還原性氣氛 | ?使用溫度低 ?銅正極易氧化 ?熱傳導誤差大 |
※ 非標準化熱電偶的性能
名稱 | 熱電極材料 | 使用溫度 范圍(℃) | 過熱使用溫度 范圍(℃) | 特征 | |
正極 | 負極 | ||||
鎢萊系 | Wre5、Wre3 | Wre26、Wre25 | 0~2300 | 3000 | 適用于還原性、H2及惰性氣體。質脆 |
鉑銠系 | PtRh20、PtRh40 | PtRh5、PtRh20 | 300~1500 1100~1600 | 1800 1800 | 在高溫下使用,熱電動勢小,其它性能與R型相同 |
銥銠系 | Ir、Ir、Ir | IrRh40、IrRh50、 IrRh60 | 1100~2000 | 2100 | 適用于真空、惰性氣體及微氧化性氣氛。質脆 |
鎳鉬系 | Ni | NiMo18 | 0~1280 | 可用于還原性氣氛,熱電動勢大 | |
鈀鉑系 | Pd、Pt及Au合金 | Au、Pd合金 | 0~1100 | 1300 | 耐磨性能強,熱電動勢的大小基本上與K型相同 |
鎳鉻、金鐵 | 以Ni-Cr為主的合金 | 含0.07mo1%Fe的合金 | 0~300K | / | 20K以下熱電動勢比較大,熱電動勢的線性好 |
銀金、金鐵 | 含Au為0.37mo1% 的合金 | 含0.03mo1%Fe的 Au-Fe合金 | 1~40K | / | 熱電動勢小,受磁場影響 |