什么是(shi)ELSI熱電(dian)偶(ou)，它的工作原理詳細介(jie)紹

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熱電(dian)偶（thermocouple）是溫(wen)度(du)測(ce)(ce)量儀表(biao)(biao)中常用的測(ce)(ce)溫(wen)元(yuan)件(jian)，它直接測(ce)(ce)量溫(wen)度(du)，并把溫(wen)度(du)信(xin)號轉換成熱電(dian)動勢信(xin)號，通(tong)過(guo)電(dian)氣儀表(biao)(biao)（二次儀表(biao)(biao)）轉換成被測(ce)(ce)介質(zhi)的溫(wen)度(du)。

　　熱電偶工作(zuo)原理(li)：

　　兩種不同成份的(de)(de)導體（稱(cheng)為熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)偶絲材或熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)極(ji)）兩端(duan)(duan)接合成回(hui)路(lu)，當接合點(dian)的(de)(de)溫度(du)不同時，在(zai)回(hui)路(lu)中(zhong)就(jiu)會產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)動勢(shi)(shi)，這(zhe)種現象(xiang)稱(cheng)為熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)效應，而這(zhe)種電(dian)(dian)(dian)動勢(shi)(shi)稱(cheng)為熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)勢(shi)(shi)。熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)偶就(jiu)是利(li)用這(zhe)種原(yuan)理進(jin)行溫度(du)測量的(de)(de)，其中(zhong)，直接用作測量介質溫度(du)的(de)(de)一(yi)端(duan)(duan)叫做(zuo)工作端(duan)(duan)（也稱(cheng)為測量端(duan)(duan)），另一(yi)端(duan)(duan)叫做(zuo)冷端(duan)(duan)（也稱(cheng)為補償端(duan)(duan)）；冷端(duan)(duan)與顯(xian)示儀(yi)表或配套儀(yi)表連接，顯(xian)示儀(yi)表會指出熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)偶所產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)勢(shi)(shi)。

　　熱電(dian)偶實際上是一種能量轉換(huan)器(qi)，它(ta)將(jiang)熱能轉換(huan)為電(dian)能，用所產生的(de)熱電(dian)勢測量溫度，對(dui)于熱電(dian)偶的(de)熱電(dian)勢，應注意如下幾個問題(ti)：

　　（1）熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)的熱(re)電(dian)勢是熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)兩端(duan)溫度函數的差，而不是熱(re)電(dian)偶(ou)(ou)(ou)兩端(duan)溫度差的函數；

　　（2）熱(re)(re)(re)電偶(ou)所產生的(de)(de)熱(re)(re)(re)電勢(shi)的(de)(de)大(da)小，當熱(re)(re)(re)電偶(ou)的(de)(de)材(cai)料是均勻時(shi)，與(yu)熱(re)(re)(re)電偶(ou)的(de)(de)長度和(he)直徑無關，只與(yu)熱(re)(re)(re)電偶(ou)材(cai)料的(de)(de)成份和(he)兩端的(de)(de)溫差有關；

　　（3）當熱電(dian)偶的(de)(de)兩(liang)個熱電(dian)偶絲(si)材料成份確定后，熱電(dian)偶熱電(dian)勢的(de)(de)大小，只(zhi)與熱電(dian)偶的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)差有(you)關(guan)；若(ruo)熱電(dian)偶冷端的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)保持一定，這(zhe)進熱電(dian)偶的(de)(de)熱電(dian)勢僅是工作端溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)單值函數。

　　熱電偶的基本構造：

　　工業測溫用的熱(re)電偶，其(qi)基本構造包括熱(re)電偶絲(si)材(cai)、絕緣管、保護管和(he)接(jie)線(xian)盒等(deng)。

　　一、常(chang)用熱電偶(ou)絲材及(ji)其性(xing)能

　　1、鉑(bo)(bo)銠(lao)(lao)10－鉑(bo)(bo)熱電偶（分度號為S，也稱為單鉑(bo)(bo)銠(lao)(lao)熱電偶）

　　該熱電偶的(de)正極(ji)成份為含銠10%的(de)鉑(bo)(bo)銠合金，負極(ji)為純鉑(bo)(bo)；它的(de)特(te)點是：

　　（1）熱電性能穩(wen)定、抗氧(yang)化性強、宜在氧(yang)化性氣氛中(zhong)連續使用、長期(qi)使用溫度可達(da)1300℃，超達(da)1400℃時，即使在空(kong)氣中(zhong)、純鉑絲也將(jiang)會再(zai)結晶，使晶粒(li)粗大而斷裂；

　　（2）精度(du)高(gao)，它是在所有熱電偶(ou)中(zhong)，準(zhun)確度(du)等級最高(gao)的，通常(chang)用作標準(zhun)或測(ce)量較高(gao)的溫度(du)；

　　（3）使用范圍較廣，均勻性及互(hu)換(huan)性好；

　　（4）主要缺(que)點(dian)有(you)：微(wei)分熱(re)電(dian)勢較小，因而靈敏(min)度較低；價(jia)格較貴，機械強度低，不適宜在還原性氣氛或有(you)金屬蒸汽的條件(jian)下使(shi)用(yong)。

　　2、鉑銠(lao)13－鉑熱(re)電偶（分度號為(wei)R，也稱為(wei)單鉑銠(lao)熱(re)電偶）

　　該熱電偶的正極為(wei)含13%的鉑銠合金，負極為(wei)純鉑，同S型相(xiang)比，它(ta)的電勢率大15%左右，其它(ta)性能(neng)幾乎相(xiang)同，該種熱電偶在日本(ben)產業界(jie)，作為(wei)高溫熱電偶用(yong)得最(zui)多，而在中國，則用(yong)得較少；

　　3、鉑(bo)銠30－鉑(bo)銠6熱(re)電偶（分度號為B，也稱為雙鉑(bo)銠熱(re)電偶）

　　該熱電偶的(de)正(zheng)極是含(han)銠(lao)(lao)30%的(de)鉑(bo)(bo)銠(lao)(lao)合(he)金，負(fu)極為含(han)銠(lao)(lao)6%的(de)鉑(bo)(bo)銠(lao)(lao)合(he)金，在(zai)室溫下，其熱電勢(shi)(shi)很小(xiao)，故(gu)在(zai)測(ce)量時一般(ban)不用補償導線，可忽略冷端溫度(du)(du)變化的(de)影(ying)響；長期(qi)使(shi)用溫度(du)(du)為1600℃，短期(qi)為1800℃，因(yin)熱電勢(shi)(shi)較小(xiao)，故(gu)需配用靈敏度(du)(du)較高的(de)顯(xian)示儀表。

　　B型(xing)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)適宜在氧化性或(huo)(huo)中(zhong)性氣(qi)氛中(zhong)使用(yong)(yong)(yong)，也(ye)可以在真(zhen)空氣(qi)氛中(zhong)的(de)(de)(de)(de)短期使用(yong)(yong)(yong)；即(ji)使在還原氣(qi)氛下，其壽(shou)命也(ye)是(shi)R或(huo)(huo)S型(xing)的(de)(de)(de)(de)10～20倍；由于(yu)其電(dian)極均由鉑銠(lao)合(he)金制成，故不(bu)存在鉑銠(lao)－鉑熱(re)(re)電(dian)偶(ou)負極上所有的(de)(de)(de)(de)缺點、在高溫時(shi)很少有大結晶化的(de)(de)(de)(de)趨勢，且具有較大的(de)(de)(de)(de)機(ji)械(xie)強度；同時(shi)由于(yu)它對(dui)于(yu)雜質的(de)(de)(de)(de)吸收或(huo)(huo)銠(lao)的(de)(de)(de)(de)遷移的(de)(de)(de)(de)影響較少，因此(ci)經過長期使用(yong)(yong)(yong)后其熱(re)(re)電(dian)勢變化并(bing)不(bu)嚴重、缺點價格(ge)昂貴（相對(dui)于(yu)單(dan)鉑銠(lao)而言）。

　　4、鎳(nie)鉻－鎳(nie)硅（鎳(nie)鋁(lv)）熱電(dian)偶（分(fen)度號為K）

　　該(gai)熱電(dian)偶的正極(ji)為(wei)(wei)含(han)鉻10%的鎳鉻合(he)金(jin)，負極(ji)為(wei)(wei)含(han)硅(gui)3%的鎳硅(gui)合(he)金(jin)（有些(xie)國家的產品負極(ji)為(wei)(wei)純鎳）。可測量0～1300℃的介質(zhi)溫度(du)(du)，適(shi)宜(yi)在氧化性及(ji)惰性氣(qi)體(ti)中連續使(shi)用，短期(qi)使(shi)用溫度(du)(du)為(wei)(wei)1200℃，長期(qi)使(shi)用溫度(du)(du)為(wei)(wei)1000℃，其(qi)熱電(dian)勢與溫度(du)(du)的關系近似線性，價格便宜(yi)，是目前用量最大的熱電(dian)偶。

　　K型熱(re)(re)電(dian)偶是抗氧化(hua)性較(jiao)強的(de)金屬熱(re)(re)電(dian)偶，不適宜在真空、含(han)硫(liu)、含(han)碳氣(qi)氛及(ji)氧化(hua)還原交(jiao)替的(de)氣(qi)氛下裸絲使(shi)(shi)用；當氧分壓(ya)較(jiao)低(di)時(shi)，鎳鉻極(ji)中的(de)鉻將擇優氧化(hua)，使(shi)(shi)熱(re)(re)電(dian)勢(shi)發生很大變(bian)化(hua)，但金屬氣(qi)體對(dui)其影響較(jiao)小，因此，多采用金屬制保(bao)護(hu)管。

　　5、鎳鉻硅－鎳硅熱(re)電偶(ou)（分度(du)號為N）

　　該熱(re)(re)電(dian)偶的(de)主要特點(dian)是：在(zai)(zai)1300℃以下調溫抗(kang)氧(yang)化能力強，長(chang)期(qi)穩定性及(ji)短期(qi)熱(re)(re)循環(huan)復(fu)現(xian)性好(hao)(hao)，耐(nai)核輻射及(ji)耐(nai)低溫性能好(hao)(hao)，另(ling)外(wai)，在(zai)(zai)400～1300℃范圍(wei)內(nei)，N型熱(re)(re)電(dian)偶的(de)熱(re)(re)電(dian)特性的(de)線性比K型偶要好(hao)(hao)；但在(zai)(zai)低溫范圍(wei)內(nei)（-200～400℃）的(de)非(fei)線性誤差(cha)較(jiao)大，同時(shi)，材料較(jiao)硬難于加工。

　　6、銅－銅鎳熱電偶(ou)（分度號為T）

　　T型熱(re)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)偶(ou),該熱(re)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)的(de)正(zheng)極為(wei)純銅(tong)，負(fu)極為(wei)銅(tong)鎳(nie)合金（也稱康(kang)(kang)銅(tong)），其主要特(te)點(dian)是(shi)：在金屬熱(re)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)中(zhong)，它(ta)的(de)準確度最高(gao)、熱(re)電(dian)(dian)(dian)極的(de)均(jun)勻性(xing)好；它(ta)的(de)使用(yong)(yong)溫度是(shi)-200～350℃，因銅(tong)熱(re)電(dian)(dian)(dian)極易(yi)氧化(hua)(hua)(hua)，并且(qie)氧化(hua)(hua)(hua)膜易(yi)脫落(luo)，故(gu)在氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)氣氛中(zhong)使用(yong)(yong)時，一(yi)(yi)般不能超過300℃，在-200～300℃范圍內，它(ta)們(men)靈(ling)敏度比(bi)較高(gao)，銅(tong)－康(kang)(kang)銅(tong)熱(re)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)還(huan)有一(yi)(yi)個特(te)點(dian)是(shi)價格(ge)便宜(yi)，是(shi)常用(yong)(yong)幾(ji)種定型產品中(zhong)便宜(yi)的(de)一(yi)(yi)種。

　　7、鐵－康(kang)銅熱電偶（分度號為J）

　　J型熱(re)電(dian)(dian)偶,該熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)正極為純鐵，負極為康銅(tong)（銅(tong)鎳(nie)合金），具特點是(shi)價格便宜,適(shi)用(yong)于真空氧(yang)化的(de)(de)還原(yuan)或惰性氣(qi)氛中，溫度范圍從(cong)-200～800℃，但常用(yong)溫度只是(shi)500℃以下，因為超過這個溫度后，鐵熱(re)電(dian)(dian)極的(de)(de)氧(yang)化速率加(jia)快，如采(cai)用(yong)粗線徑(jing)的(de)(de)絲(si)材，尚可在高溫中使用(yong)且有較(jiao)長的(de)(de)壽命；該熱(re)電(dian)(dian)偶能耐氫氣(qi)（H2）及一氧(yang)化碳（CO）氣(qi)體腐蝕，但不能在高溫（例如500℃）含硫（S）的(de)(de)氣(qi)氛中使用(yong)。

熱電(dian)偶(ou)與(yu)熱電(dian)阻的主(zhu)要區(qu)別

熱電阻與熱電偶的區(qu)別

　　區別一：測溫原(yuan)理(li)不同

　　熱電阻(zu)(zu)測(ce)溫(wen)是基(ji)于金屬導體的(de)電阻(zu)(zu)值(zhi)隨溫(wen)度(du)的(de)增(zeng)(zeng)加而增(zeng)(zeng)加這一特性(xing)來(lai)進行溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)的(de)。它(ta)的(de)主(zhu)要特點是測(ce)量(liang)精度(du)高(gao)，性(xing)能穩定。其中鉑(bo)熱電阻(zu)(zu)的(de)測(ce)量(liang)精確(que)度(du)是最高(gao)的(de)，它(ta)不僅廣泛應用于工業測(ce)溫(wen)，而且(qie)被制(zhi)成(cheng)標準(zhun)的(de)基(ji)準(zhun)儀。

　　熱(re)電偶將(jiang)兩種不(bu)同材(cai)料的導(dao)體或(huo)半導(dao)體A和B焊接起來(lai)，構成一(yi)個(ge)(ge)閉(bi)合回路(lu)。當(dang)導(dao)體A和B的兩個(ge)(ge)執著點1和2之間存(cun)在溫差時，兩者之間便產生電動(dong)勢，因(yin)而在回路(lu)中形(xing)成一(yi)個(ge)(ge)大小(xiao)的電流，這(zhe)種現象(xiang)稱為熱(re)電效(xiao)應。

　　區別二：熱電偶與熱電阻分類不同

　　常見的熱電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)材質(zhi)大(da)多(duo)是(shi)單一金屬，目前應用廣泛(fan)的熱電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)材料是(shi)鉑和銅(tong)：鉑電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)精度高，穩定性(xing)好，具有一定的非線(xian)(xian)性(xing)，溫(wen)度越高電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)變化率越小;銅(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)在測溫(wen)范圍內(nei)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)值(zhi)(zhi)和溫(wen)度呈線(xian)(xian)性(xing)關系(xi)，溫(wen)度線(xian)(xian)數(shu)大(da)，超過150易被氧化。熱電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)的分度號有Cu50，Pt100，Pt1000等等，前面的字母是(shi)指熱電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)的材質(zhi)，而后面的數(shu)字則(ze)是(shi)該熱電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)值(zhi)(zhi)。

　　熱電(dian)偶(ou)是由兩(liang)種(zhong)不同成份(fen)的(de)導體(ti)（稱為熱電(dian)偶(ou)絲(si)材或熱電(dian)極）兩(liang)端(duan)接(jie)合成回路，常見的(de)K型熱電(dian)偶(ou)是由鎳(nie)鉻(ge)-鎳(nie)硅組(zu)成的(de)。標準(zhun)(zhun)化(hua)熱電(dian)偶(ou)中國(guo)從1988年(nian)1月1日起，熱電(dian)偶(ou)和熱電(dian)阻全部按IEC國(guo)際標準(zhun)(zhun)生產，并(bing)定S、B、E、K、R、J、T七種(zhong)標準(zhun)(zhun)化(hua)熱電(dian)偶(ou)為中國(guo)統一(yi)設計型熱電(dian)偶(ou)。

　　區別三：測(ce)溫(wen)范圍不同

　　熱電(dian)阻(zu)是中(zhong)低溫(wen)(wen)區的(de)常用(yong)溫(wen)(wen)度傳感(gan)器，分為鉑熱電(dian)阻(zu)、銅(tong)熱電(dian)阻(zu)等(deng)等(deng)，測(ce)(ce)溫(wen)(wen)范圍也(ye)各不一樣，總體來說熱電(dian)阻(zu)可(ke)以測(ce)(ce)從-200到(dao)600℃的(de)溫(wen)(wen)度。