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11.2热电偶一、热电偶的材料对热电偶的电极材料主要要求是：①配制成的热电偶应具有较大的热电势，并希望热电势与温度之间成线性关系或近似线性关系。②能在较宽的温度范围内使用，并且在长期工作后物理化学性能与热电性能都比较稳定。③电导率要求高，电阻温度系数要小。④易于复制，工艺简单，价格便宜。二、热电偶的型号⑴标准化热电偶国际电工委员会（IEC）推荐的工业标准热电偶为八种，我国均已采用。11.2.2热电偶的材料、型号及结构第30页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶工业标准化热电偶，工艺成熟，应用广泛，性能良好稳定，能成批生产，同一型号可以互换，统一分度，并有配套显示仪表。工作端温度高于参考端时，前一导体为热电势的正极，后一种为负极，即前者材料的电子密度大于后者。⒈铂铑10-铂热电偶（分度号S）⒉铂铑30-铂铑6热电偶（分度号B)⒊铂铑13-铂热电偶（分度号R)⒋镍铬-镍硅热电偶（分度号K）⒌镍铬-康铜热电偶（分度号E）⒍镍铬硅-镍硅热电偶（分度号N）⒎铜-康铜热电偶（分度号T）⒏铁-康铜热电偶（分度号J）第31页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶⑵非标准化热电偶除了上述标准热电偶之外，在某些特殊条件下，例如超高温、超低温等，也应用一些特殊热电偶，因目前还没有达到国际标准化程度，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。铱铑40-铱热电偶是当前唯一能在氧化气氛中测到高温的热电偶，因此成为宇航火箭技术中的重要测温元件范围内使用。镍铬-金铁是一种较为理想的低温热电偶，可在第32页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶此外，利用石墨和难熔化合物这些非金属材料熔点高，在以上高温条件下性能稳定的特点，作为高温热电偶材料可以解决金属热电偶材料无法解决的问题。目前已研制出碳—石墨、石墨-碳化硅、石墨-碳化钼以及硼化碳-碳等非金属热电偶。三、热电偶的结构：⒈普通热电偶工业上常用的普通热电偶的结构由热电极1、绝缘套管2（防止两个热电极在中间位置短路）、保护套管3（使热电极免受化学侵蚀及机械损伤）、接线盒4（连接导线通过接线盒与热电极连接）、接线盒5（防止灰尘、水分及有害气体进入保护套管内）组成。第33页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶普通热电偶主要用于气体、蒸汽和液体等介质的温度测量，这类热电偶已做成标准形式，可根据测温范围和环境条件选择合适的热电极材料和保护套管。图11-8?普通热电偶的基本结构?第34页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶⒉铠装热电偶(又称缆式热电偶)铠装热电偶是将热电极、缘材料连同金属保护套一起拉制成形的，可做得很细、很长，其外径可小到1-3mm，而且可以弯曲，适合于测量狭小的对象上各点的温度。铠装热电偶种类多，可制成单芯、双芯和四芯等。主要特点是测量端热容量小；动态响应快；有良好的柔性，便于弯曲；抗振性能好，强度高。⒊薄膜热电偶用真空蒸镀（或真空溅射）的方法，将热电偶材料淀积在绝缘基板上而制成的热电偶称薄膜热电偶。由于热电偶可以做得很薄，测表面温度时不影响被测表面的温度分布，其本身热容量小，动态响应快，故适合于测量微小面积和瞬时变化的温度。第35页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶图11-9?薄膜热电偶1-测量端?2-绝缘基板?3、4-热电极?5、6-引出线?7-接头夹具第36页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶图11-10??铠装热电偶1-接线盒?2-金属套管?3-固定装置?4-绝缘材料5-热电极除此之外，还有用于测量圆弧形固体表面温度的表面热电偶和用于测量液态金属温度的浸入式热电偶等。第37页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶一、测温原理和方法⒈理论依据已知热电偶两个电极的材料确定以后，热电偶的热电动势就只与热电偶两端温度有关，如果使参考端温度恒定不变，则对给定材料的热电偶，其热电动势就只与工作端温度T成单值函数关系，即?（11-14）11.2.3热电偶测温电路第38页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶⒉热电偶测量线路①测量单点温度的基本电路热电偶与动圈式仪表连接，如图11-11所示。图11-11?热电偶与动圈仪表连接使用第39页，共71页，星期日，2025年，2月5日11.2热电偶