热电偶的材料、结构及种类
电气自动化技术专业《热电偶材料、种类、结构、安装》
热电偶的材料、种类及结构1．热电偶材料由热电效应可知，任意两种导体〔或半导体〕都可配成热电偶，但作为实用的测温元件，用做热电极的材料应具备如下几方面的条件：热电性能稳定。
热电势与温度的对应关系不会变动，有较好的均匀性和复现性，便于大批生产和互换。
化学性能稳定，成分均匀。
不易在工作环境下氧化或〔复原〕和腐蚀，不产生蒸发现象。
有足够的灵敏度。
热电势随温度的变化率足够大。
热电势和温度是单值关系，最好为线性或者简单函数关系。
电阻温度系数小，电阻率低。
测量范围广。
要求在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度。
材料机械性能好，材料均匀。
满足上述条件的热电偶材料并不多。
一般来说，纯金属的容易复制，但是其热电势较小，平均为2021V/°C。
非金属材料的热电势较大，可达100 µV/°C。
但是复制性、稳定性、机械性能差因此使用受到很大限制。
合金材料介于两者之间。
因而要根据具体情况采用不同材料。
目前，我国大量生产和使用的是性能符合专业标准或国家标准并具有统一分度表的标准热电偶。
2．热电偶种类〔1〕标准型热电偶所谓标准型热电偶是指制造工艺比拟成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入工业标准化文件中的热电偶。
由于标准化文件对同一型号的标准型热电偶规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，故同一型号的标准型热电偶互换性好，具有统一的分度表，并有与其配套的显示仪表可供选用。
国际电工委员会〔IEC〕1975年向世界各国推荐了R、S、B、E、K、J、T等7种标准型热电偶。
我国从1988年1月1日起，热电偶全部按IEC国际标准生产，如表所示。
在热电偶的名称中，正极写在前面，负极写在后面。
表热电偶特性表m；用贵重金属做成的偶丝，直径一般为～ mm。
偶丝的长度由工作端插入在被测介质中的深度来决定，通常为300～2 000 mm，常用的长度为350 mm。
②绝缘管：又称绝缘子，是用于防止热电极之间及热电极与保护套之间互相短路而进行绝缘保护的零件。
tc热电偶种类及结构
tc热电偶种类及结构热电偶（Thermocouple）是一种常用的温度传感器。
根据不同的热电材料组合，热电偶可以分为多种不同类型，下面介绍几种常见的TC热电偶种类及其结构：1.K型热电偶（Type K）：K型热电偶是最常用的热电偶之一。
其热电对由镍铬（Nickel-Chromium）和铜镍（Copper-Nickel）组成，两根热电材料的接头被封装于保护套管中。
这种热电偶适用于广泛的温度范围，具有良好的线性输出。
2.J型热电偶（Type J）：J型热电偶的热电对由铁（Iron）和铜镍（Copper-Nickel）组成。
与K型热电偶类似，它也在保护套管中封装接头。
J型热电偶适用于低温应用，并具有良好的线性响应和较高的灵敏度。
3.T型热电偶（Type T）：T型热电偶的热电对由铜和铜镍组成。
相对于K型和J型热电偶，T型热电偶在低温和湿度环境中表现更为稳定和准确。
4.E型热电偶（Type E）：E型热电偶的热电对由镍铬（Nickel-Chromium）和铜镍（Copper-Nickel）组成。
它在较低温度范围具有良好的线性输出和稳定性。
这些热电偶的结构都基本相似，通常由以下组成部分构成：•热电材料接头：不同类型的热电偶使用不同的热电材料组合构成接头，常见的是两种金属线材的交点。
接头处形成的热电效应导致电压的变化与温度成正比。
•保护套管：用于保护热电对的接头，防止受到外界环境的影响，如氧气、湿度和化学物质。
常见的保护套管材料有不锈钢、陶瓷等，根据应用需求选择不同的材质。
•连接头和引线：连接热电偶的接头与测量仪器，通常使用金属接头或插针连接，并通过引线将信号传输到测量仪器。
TC热电偶以其稳定性、可靠性和广泛的测温范围而在工业和实验室中得到广泛应用，用于各种温度测量需求。
热电偶的种类和结构
2021/12/24
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1.铂铑10－铂热电偶（S）
可在1300℃以下的范围内长期使用，短期 可测量1600℃的高温。
●优点：复制精度和测量的准确性高，可用于 精密温度测量或作为基准热电偶。
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铠装热电偶特点：
内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好 的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外 力冲击的特性；
测温端热容量小，动态响应快。
铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、 狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、 超长等优点。
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３、薄膜热电偶 薄膜热电偶是由两种薄膜热电极材料, 用真空蒸镀、
1000C 热电势/
mV 4.834
10.506
9.587
41.276
——?
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几种常用热电偶的热电势与温度的关系曲线
结论：
分析
哪几种热电 偶的测温上限 较高？
哪一种热电偶 的灵敏度较高？
哪一种热电偶 的灵敏度较低？
2021/12/24
为什么所有的曲线均过原点（零度点）？
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二、热电偶的结构
2021/12/24
4
3.镍铬－考铜热电偶（E）
适用于还原性或中性介质，长期测量温度不 超过600℃以下的温度，短期测量可达800 ℃。
●优点：热电灵敏度高，价格便宜。
●缺点：测温范围窄而低，考铜合金丝易受氧 化而变质。
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热电偶结构组成
热电偶结构组成
热电偶是一种非常重要的温度测量工具，在很多领域都有着广泛的应用呢！那它到底是由什么组成的呢？这可得好好说道说道。
热电偶主要是由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒这几个部分组成的。
就好比我们人有头、身体、四肢一样，每个部分都有其独特的作用。
先来说说热电极吧。
热电极就像是热电偶的“核心力量”，它可是直接感知温度并产生热电势的关键部位哟！热电极的材料选择可是很有讲究的，不同的材料适用于不同的温度范围和测量环境呢。
这就好像不同的运动员擅长不同的项目，得选对了才能发挥出最佳水平呀！
接着是绝缘套管，它就像是给热电极穿上了一件“保护衣”。
它的作用可不小，能防止热电极之间短路，保证测量的准确性。
可以想象一下，如果没有这件“保护衣”，那热电极不就乱套了嘛！
保护管呢，就像是一个坚固的“外壳”，它要保护热电极和绝缘套管不受外界环境的损害。
比如在一些恶劣的工作环境中，有了保护管，热电偶才能安然无恙地工作呀。
最后是接线盒啦。
接线盒就像是热电偶的“指挥部”，它把热电极产生的信号传递出去，让我们能知道测量的结果。
没有这个“指挥部”，那热电偶测到的温度不就没办法让我们知道了嘛！
总之，热电偶的这几个组成部分相互配合，缺一不可。
它们就像是一个默契的团队，共同努力来完成温度测量这个重要的任务。
热电偶真的是太神奇、太重要啦！它让我们能准确地了解各种物体的温度，为我们的生活和工作带来了很大的便利呢！所以，我们可千万不能小看了热电偶呀！。
铠装热电偶的种类及结构形成
铠装热电偶的种类及结构形成热电偶作为一种常见的温度测量元件，广泛应用于各类工业自动化控制系统、科研实验等领域。
铠装热电偶作为一种重要的热电偶类型，因其具有较高的耐压、耐振、耐腐蚀等性能优势，被广泛应用于高温、高压等严苛环境下的温度测量。
本文主要介绍铠装热电偶的种类及结构形成。
铠装热电偶的种类铠装热电偶可以根据不同的铠装材料、热电偶导线材料、接口类型等因素进行分类。
铠装材料常见的铠装材料包括金属、无机非金属、有机高分子等。
其中，金属铠装材料包括不锈钢、铜镍合金等；无机非金属铠装材料包括氧化铝、硅酸铝等；有机高分子铠装材料包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺等。
铠装热电偶的铠装材料直接影响其在不同环境下的使用效果，选择合适的铠装材料可以提高铠装热电偶的使用寿命和使用范围。
热电偶导线材料常见的热电偶导线材料包括铂-铑、镍铬-镍硅等。
不同的热电偶导线材料具有不同的温度测量范围和响应速度等特性，选择合适的导线材料对于获取准确的温度数据至关重要。
接口类型铠装热电偶的接口种类包括插头式、接线盒式、定制式等多种类型。
不同的接口类型适用于不同的工业应用场景，并且对于接口的质量要求也有所不同。
铠装热电偶的结构形成铠装热电偶的结构形成主要由铠装管、热电偶导线、绝缘材料和温度测量接口等组成。
铠装管铠装管是铠装热电偶的外壳，其主要作用是保护热电偶导线免受外界干扰和损坏。
铠装管材料的选择应根据热电偶的应用环境进行选择。
热电偶导线热电偶导线是铠装热电偶的核心部件，由两种不同的金属材料组成。
热电偶导线端部需要与测量对象接触，以感应相应温度差产生电位差，从而实现温度测量。
绝缘材料绝缘材料是为了防止热电偶导线与铠装管、环境产生电联系。
绝缘材料的选择也需要根据不同的应用场景和要求进行合理的选择。
温度测量接口为了方便实现温度测量，铠装热电偶通常需要与测量仪表、控制系统等进行连接，需要有相应的温度测量接口。
温度测量接口的种类和尺寸也需要根据不同的应用进行均衡选择。
热电偶的种类和结构
热电偶的种类和结构热电偶是一种热量与电能之间相互转换的热电转换器件，由两种不同金属材料的连接而成。
当两种材料的两端分别加热和冷却时，由于温度差异，会在连接处产生电势差，即热电效应。
根据材料选择和结构特点的不同，热电偶可分为许多种类。
1. 贵金属热电偶（Noble Metal Thermocouple）：贵金属热电偶是由贵金属（如铂、铑、铱）制成的热电偶。
具有良好的稳定性、线性特性和较高的测温范围。
常见的贵金属热电偶有B型（PtRh30-PtRh6）、S型（PtRh10-Pt）和R型（PtRh13-Pt）等。
2. 常金属热电偶（Base Metal Thermocouple）：常金属热电偶是由常见金属制成的热电偶，成本低、使用广泛。
具有较低的测温范围和一定的非线性特性。
常见的常金属热电偶有K型（NiCr-NiAl）、J型（Fe-CuNi）和T型（Cu-CuNi）等。
3. 低温热电偶（Low-Temperature Thermocouple）：低温热电偶适用于测量低温下的温度，通常工作温度在-200℃至200℃之间。
常见的低温热电偶有E型（NiCr-CuNi）和J型（Fe-CuNi）等。
4. 高温热电偶（High-Temperature Thermocouple）：高温热电偶适用于测量高温下的温度，通常工作温度可达到2000℃以上。
常见的高温热电偶有S型（PtRh10-Pt）、R型（PtRh13-Pt）和B型（PtRh30-PtRh6）等。
5. 特殊用途热电偶（Special Purpose Thermocouple）：特殊用途热电偶用于特定的应用领域，如真空环境、腐蚀性气体或液体测温等。
常见的特殊用途热电偶有N型（NiCrSi-NiSi）和C型（W-Re）等。
热电偶的结构也有多种形式，主要取决于应用需求和工作环境。
1.标准型热电偶：标准型热电偶是最常见的热电偶结构形式。
由两根热电材料的加工好的线丝焊接形成，裸线和保护套筒的两段线丝分别用绝缘材料隔离。
热电偶的材料、结构及种类
0.646
4.834 10.506 9.587
熔点高，测温上限高，性能稳定，准确度高，价格昂贵， 热电势小，线性差，只适用于高温域的测量
测温上限较高，准确度高，性能稳定，复现性好，热电势 较小，不能在金属蒸汽和还原性气体中使用，在高温 下连续使用时其特性会逐渐变坏，价格昂贵，多用于 精密测量
测温上限较高，准确度高，性能稳定，复现性好，热电势较 小，不能在金属蒸汽和还原性气体中使用，在高温下 连续使用时其特性会逐渐变坏，价格昂贵，但性能不 如R型热电偶，曾经作为国际温标的法定标准电极
1—金属套管； 2—绝缘材料； 3—热电极
2021年3月14日星期日
铠装型热电偶外形
铠装型热电偶可 长 达上百米
绝缘 材料
2021年3月14日星期日
AB
薄壁金属 保护套管 （铠体） 铠装型热电偶 横截面
法兰 13
3.快速反应薄膜热电偶
图7-10 快速反应薄膜热电偶的结构示意图 1—热电极； 2—热端结点； 3—绝缘基板； 4—引出线
2021年3月14日星期日
如何利用热电偶的分度表
假设热电偶的冷端温度为0 C，请根据 本教材p112页表7-3——镍铬-镍硅（K） 热电偶的分度表，查出－
100 C 、0 C、 100 C 时的热电势。
数字式温度表
温度上限设定值 温度上限值设定键
2021年3月14日星期日
K热电偶的分 度表
比较 查出的3 个热电势， 可以看出 热电势是 否线性？
一种新型热电偶，各项性能均比K型热电偶好，适用于工业 测量
热电势比K型热电偶高一倍左右，线性好，耐高湿度，价格 低廉，但不能用于还原性气体，多用于工业测量
价格低廉，在还原性气体中较稳定，但纯铁易被腐蚀和氧 化，多用于工业测量
热电偶结构与分类
包括：铂铑系、铱铑系、钨铼系及金铁热电偶、
双铂钼等热电偶
2 热电偶的结构与特点
1.热电偶的结构
普通热电偶
1 23
4
工业热电偶结构示意图 1－接线盒；2－保险套管 3―绝缘套管 4― 热电偶丝
2 热电偶的结构与特点
2.热电偶材料
热电偶材料应满足： 物理性能稳定，热电特性不随时间改变； 化学性能稳定，以保证在不同介质中测量时 不被腐蚀； 热电势高，导电率高，且电阻温度系数小； 便于制造； 复现性好，便于成批生产。
2 热电偶的结构与特点
2.热电偶的特点
结构简单 测量范围宽 准确度高 热惯性小 输出信号为电信号便于远传或信号转换 可测量流体、固体以及固体壁面的温度。
THE EDN
热电偶结构与分类
热电偶结构与分类
1
热电偶的分类与材料
2
热电偶的结构与特点
1热电偶的分类与材料
1. 热电偶的分类 温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中 使用最普遍的传感元件之一。
标准热电偶
热电偶的种类
非标准化热电偶
经国际电工委员会(IEC)认证的性能较好的热 电偶为标准热电偶。否则为非标准热电偶
1 热 电 偶 的 分 类 与 材 料
2.标准热电偶材料
目前，经IEC认证标准热电偶有8种，分别是：
名 称 分度号
名称
分度号铂铑30--铂铑6 NhomakorabeaB
铂铑13--铂
R
铂铑10--铂
S
镍铬--镍硅
K
镍铬硅--镍硅
N
镍铬--铜镍(康 铜)
E
铁--铜镍(康铜)
J
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热电偶的材料、结构及种类
一、热电偶材料
根据金属的热电效应原理．组成热电偶的热电极，If以是任意的合同材料
中，用作热电极的材料应具备以下几方面的条件：
1．测量范围广
在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度
的关系是单值函数。
2．热电性能稳定
要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，有较好的均匀性和复现性。
3．化学稳定性好
要求在规定的温度测旦范闲内使用时有良好的化学稳定性、抗氧化或抗还原性能
蒸发现象。
满足上述条件的热电偶材料并不很多。
目前，我国大量生产和使用的性能符合专业
标准
成国家标服并具钉统一分度表凶热屯悯材料称为定型热屯偶材料，共有6个仍牌。
它
们分别
是铀诧”饱姥，、钢铭l。
—5日、镍铬—镍硅、镍铬嘴铜、镍铬—镍铝、铜—铜镍。
此外，我囚还生产一些未定型的热电偶材料，如铂锭J s—59、铱姥M—铱、钨锦；—钨钢：。
及金铁
热电偶、双钠钥热心佃等。
这些非标热电偶应用于一些特殊条件下的测温，如超高温、极低温、
禹真空或核辐射环境等。
热电偶温度传感器广泛应用于工业生产过程中的温度测量。
根据其用途和安装位置不
它具有多种结构形式。
[一)普通工业热电偶的结构
热电偶通常出热电极、绝缘管．保护宾管和接线盒等几个主要部分织成
5所不。
现对各部分构造做简申的介绍。
1．热电权
热电极又称偶丝．它是热电佃斯麦迪电子的珏本组成部分。
用普通分届做成的偶丝，其直径一般为
o．5—3．2mm；用责至金属做成的佃丝，盲役一般为o．3一o．6mm。
偶耸的良度则由工作端插
入被测介质中的深度来决定，通常为300一20()o nlnl，常内的长度为历o mm。
2．绝缘管
绝缘管又称绝缘子，是用于热电极之间及热心极与保护宾之间进行绝缘保护的零件，以防
止它们之间立相短路。
其形状一般为圆形或椭圆形，钾间开心2个、4个或6个孔，
热电偶偶
丝穿孔而过。
材料为就上质、高铝质、刚玉质等，根据使用的热电偶而定。
3．保护套管
保护套管是用于保护热电偶感混元件免受被测介质化学腐蚀和机械损伤的装置。
保
护名
管应具有耐高温、耐腐蚀见导热性灯的特性，可以用作保护套管的材料有金属、非金
属及金属
陶瓷二大类。
金属材料有铝、黄铜、碳钢、不锈钠等，其小1〔：f13X19，I、j不锈
钢是目前热电偶保
护套管使用的典型材料。
非金属材AVX钽电容料有高铝质(A12()j的质量分数为85％
一90％)、刚玉质
(A1z()：的质量分数为99％)，使用温度都在1：300℃以上。
金属陶瓷材料毛氧化铁
加众届铂，
这种材料使用温度在1700℃，且在高温厂啊很好的抗氧化能力、适用于钢水温度的连续测量。
形状一般为圆柱形。
4．接线盒
放电偶的接线盒用于同定接线座和连接外界导线，赵着保护热电极免受外界环境侵蚀和
保证外接导线与接线柞接触良好的作用。
接线盒‘胀rh识合金制成，根据被测介质温度范围
和现场环境条件要求，可设计成普通型、防溅型、防水型、肪爆坝等接线盒。
（二)销装热电偶
它足内金属套管、绝缘材钽电容料和热屯极经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合休。
金
属套管材料uT以是铜、不锈钢(1crl8M9Ti)或锦基高温合会(()H3[))等；绝缘材料常使
用电熔
氧化镁、氧化铝、氧化被等的粉末；而热电极元特殊要求。
全管小热屯极行单支(双芯)、双文
(四芯)，彼此间互不接触。
小国已生产S型、R型、B型、K型、E型、J型和铱铭d。
—铱等销装热
电偶，套管最长可达100 m以上，管外得最细能达o．25mm。
梢装热电偶已达到标
准化、系列化。
佬装热电偶体积小，热容量小，动态响应快，可挠件好，柔软性良好，强度高，耐压、耐震、耐
冲击，因此被广泛应用于工业生产过程。
销装热电偶冷端连接补偿导线的接线盒的结构，根据
不问的使用条件，有不同的形式，如简易式、带补偿导线式、插座式等，这里不做详
细介绍，选用
时可参考方关资料。
热电偶的种类及分度表
(一)标准型热电偶
标准型热电偶是指制造工艺比较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入
工业标准化文件中的那些热电俏。
由于标淮化文件对同一型号的标准型热电偶规定了统一的
热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，故同一型号的标准型热电偶互换件好，具有
统一的分度表，并有与其配套的显示仪表可供选用。
cjmc%ddz
国际电工委员会在1975年向世界各国推荐8种标难型热电偶，如表11—1所尔。
在热心
偶的名称中，正极写齐前面，负极丐在AVX钽电容后囱。
常用标避热电偶分度表如表11—2一表11—5所。