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熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，並把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質的溫度。

各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。

簡介

在工業生產過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數之一。在溫度測量中，熱電偶的應用極為廣泛，它具有結構簡單、製造方便、測量範圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便於遠傳等許多優點。另外，由於熱電偶是一種無源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子、管道內的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。

主要特點

1、裝配簡單，更換方便；2、壓簧式感溫元件，抗震性能好；3、測量精度高；4、測量範圍大（－200℃～1300℃，特殊情況下－270℃～2800℃）；5、熱響應時間快；6、機械強度高，耐壓性能好；7、耐高溫可達2800度；8、使用壽命長。

結構要求

熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

1、組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；2、兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；3、補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；4、保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

常見種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關係、允許誤差、並有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用範圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用於某些特殊場合的測量。標準化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，並指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國統一設計型熱電偶。

從理論上講，任何兩種不同導體（或半導體）都可以配製成熱電偶，但是作為實用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了保證工程技術中的可靠性，以及足夠的測量精度，並不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是：

1、在測溫範圍內，熱電性質穩定，不隨時間而變化，有足夠的物理化學穩定性，不易氧化或腐蝕；2、電阻溫度係數小，導電率高，比熱小；3、測溫中產生熱電勢要大，並且熱電勢與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數關係；4、材料複製性好，機械強度高，製造工藝簡單，價格便宜。

安裝要求

對熱電偶與熱電阻的安裝，應注意有利於測溫準確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產操作.要滿足以上要求，在選擇對熱電偶和熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點：

1、為了使熱電偶和熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換，應合理選擇測點位置，儘量避免在閥門，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電偶或熱電阻。

2、帶有保護套管的熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度：

（1）對於測量管道中心流體溫度的熱電偶，一般都應將其測量端插入到管道中心處（垂直安裝或傾斜安裝）.如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電偶或熱電阻插入深度應選擇100毫米。

（2）對於高溫高壓和高速流體的溫度測量（如主蒸汽溫度），為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂，可採取保護管淺插方式或採用熱套式熱電偶，淺插式的熱電偶保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小於75mm；熱套式熱電偶的標準插入深度為100mm。

（3）假如需要測量是煙道內煙氣的溫度，儘管煙道直徑為4m，熱電偶或熱電阻插入深度1 m即可；（4）當測量原件插入深度超過1m時，應儘可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護套管。

正確使用

正確使用熱電偶不但可以準確得到溫度的數值，保證產品合格，而且還可節省熱電偶的材料消耗，既節省資金又能保證產品質量。安裝不正確，熱導率和時間滯後等誤差，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，熱電偶不應裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍；熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質致使爐內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用耐火泥或石棉繩等絕熱物質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℃；熱電偶的安裝應儘可能避開強磁場和強電場，所以不應把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質很少流動的區域內，當用熱電偶測量管內氣體溫度時，必須使熱電偶逆着流速方向安裝，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百度。

3、熱惰性引入的誤差

由於熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落後於被測溫度的變化，在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應儘可能採用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環境許可時，甚至可將保護管取去。由於存在測量滯後，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯後越大，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，應當選擇時間常數小的熱電偶。時間常數與傳熱係數成反比，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，除增加傳熱係數以外，最有效的辦法是儘量減小熱端的尺寸。使用中，通常採用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。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，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。

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