热电偶在工业中的应用及分类

热电偶的测温原理是基于热电偶的热电效应。热电偶产生的热电势E会随被测温度T的变化而变化，因此利用热电偶作为测温敏感元件，便可取得它所产生的热电势作为温度测量的信息。

热电偶的热电效应如图8-34所示。两根不同材料的金属A和B两端连接在一起组成一个闭合回路，而且两个接点的温度T≠T₀时，回路内将有电流产生。在材料一定的情况下，电流的大小正比于接点温度T和T₀的函数之差，而其极性则取决于金属丝的材料。显然，回路内电流的出现，证实了当T≠T₀时，内部有热电势存在，即热电效应。图8-34中A、B称热电极，A为正极，B为负极，放置于被测介质温度为T的一端，称工作端或热端；另一端称参比端或冷端，通常处于室温或恒定的温度之中。参比端要远离工作端才能保持温度的恒定，这就要使用补偿导线。补偿导线通常用两根廉价的金属材料做成，这样可使测得热电势稳定。科研仪表对非0℃的参比端还要有温度补偿。可采用仪表的机械零点校正或电子线路的补偿电桥法。经测试对照，补偿温度在热流道注射温度范围内误差很小。

图8-34 热电偶的热电效应

工业上常用热电偶的分度号有S、R、B、K、N、E、J等16种。其中，测温较高的有S分度号，热电偶为铂铑-铂合金，测温范围为-20～1300℃，价格较高，不用于模具的测温；K分度号，热电偶为镍铬-镍（NiCr-Ni）合金，测温范围为-20～1260℃，热电势大，且线性好，日本的热流道系统中都采用；J分度号，热电偶为铁-铜镍（Fe-CuNi）合金，测温范围为-20～760℃，在欧洲和北美常用在注射模热流道系统中。热电偶的分度号不同，测量出的热电势不同，反映在仪表上温度值有几十摄氏度。首先，不能混淆接线。分度号搞错，喷嘴或流道板不能正常升温。必须首先确认J型还是K型分度号，才能输入到相应的温度调节器。现代的温度控制器上有J型与K型选择切换的功能。其次，热电偶的引出线有极性，必须有线缆着色和标号，对准接线。表8-9为各国K和J分度号热电偶引线极性的着色。要注意的是，热电偶引线输出的是毫伏级的弱电势，不能与强电加热器的功率线搞错。此外，还有一种热电阻测温元件，它基于金属导体的电阻值会随温度的变化而变化，但目前在热流道技术中极少使用。

表8-9 各国的K和J分度号热电偶引线极性的着色

通常使用的各种热电偶的种类如图8-35所示。现今模具上使用的热电偶在流道板上大都用图8-36a所示的钩头型，弯头由ϕ4探针安装在流道板前表面的孔中，并用M4螺钉紧固。在喷嘴上大都用针棒型，如图8-36b所示。将两金属的工作端焊接后，插入不锈钢管铠装，也称作针型热电偶。针头外径d有1.0mm和1.5mm两种系列，补偿导线长度L=50～250mm，规格有50mm、100mm、150mm、200mm和250mm。引出线长度通常为1m。

图8-35 各种热电偶的种类

TS1—卡口型（M6×ϕ6、ϕ8） TS2—钩头型（ϕ4） TS3—螺钉型（M6、M8） TS4—针棒型 TS5—针圈型（ϕ5） TS6—垫圈型（ϕ6、ϕ10） TS7—夹环型（ϕ30、ϕ50） TS8—叶片型(www.xing528.com)

图8-36 各种热电偶的种类

a）钩头式 b）针棒式

在外部加热的流道板上，热电偶应该位于加热棒与流道之间（见图8-12）。热电偶安装在流道板外侧的较冷区域，将会使流道中的塑料熔体过热。在内部加热的流道板上，热电偶通常安装在筒棒式加热器内。

如图8-37所示，喷嘴上的热电偶有两种安装位置：一种在喷嘴的前端，靠近浇口；一种在喷嘴的中央。图8-37a所示是以检测浇口区温度控制浇口熔料的冻结，图8-37b所示是以校核喷嘴的最高温度防熔体的过热。另外，也有将热电偶安装在其他位置的。因此，热流道模具操作者要想合理地控制喷嘴温度，必须知道热电偶工作端的位置。

热流道系统在注射工作时，模具的运动零部件和注射机安全门的运动会挤压热电偶的引线，泄漏的高温熔体也会侵蚀热电偶，使之短路。温度调节器测得短路点的模具温度或室温会使加热器急剧升温，因此插座和走线的位置必须安全可靠。

图8-37 喷嘴上的热电偶的位置

a）在喷嘴的前端 b）在喷嘴中央