热电偶的种类和结构解析

常用的热电偶有以下几种：1.普通热电偶

普通热电偶就是指被广泛使用的热电偶。比如铂铑10-铂（S分度号），镍铬-镍硅（K分度号），镍铬-考铜（E分度号），铂铑10-铂铑6（B分度号）。

普通热电偶的结构如图8.1-6所示，基本上由五个部分组成。

（1）接线盒。以便与较远的显示仪表相连接，接线端子应标明正、负极性。

（2）热电极。常用材料种类来定名，如镍铬-镍硅、铂铑10-铂等。

（3）保护管。能够使热电极与被测介质隔离，使之免受化学侵蚀或机械损伤，应经久耐用、传热性能好。

（4）绝缘管。防止两根热电极短路，通常采用石英、陶瓷等。

（5）热端。测量现场温度。

图8.1-6　普通热电偶的结构

1-接线盒；2-热电极；3-保护管；4-绝缘管；5-热端

铂铑10-铂热电偶正极为0.5mm的铂铑丝（铂90%、铑10%），负极为相同直径的纯铂丝，在1300℃以下范围内可以长时间使用，在良好的使用环境下可短期测量1600℃的高温。高纯度的铂和铂铑容易得到，所以此种热电偶具有较高的复制精度和测量准确精度，可用作精密温度的测量。铂铑10-铂热电偶在氧化性或中性介质中具有较高的物理化学稳定性。但铂和铂铑都属于贵重金属，成本较高，铂铑10-铂热电偶热电动势较弱，在高温时易受还原性气体所发出的蒸气和金属蒸气的侵害而变质，引起热电偶特性的变化，影响测量精度。

铂铑10-铂热电偶分度表如表8.1-1所示。

表8.1-1　铂铑10-铂热电偶分度表（部分）

镍铬-镍硅热电偶正极为镍铬，负极为镍硅。此种热电偶有较高的化学稳定性，可以在氧化性或中性介质中长时间地测量900℃以下的温度，短期测量可达1200℃；在还原性介质中，只能用于测量500℃以下的温度。镍铬-镍硅热电偶价格便宜，复制性好，产生的热电动势大，线性好，虽然测量精度偏低，但能满足测量要求，在工农业生产中得到了广泛应用。

镍铬-考铜热电偶正极为镍铬，负极为考铜。热偶丝直径为1.2～2mm，适用于还原性或中性介质，长期使用温度在600℃以下，短期测量可达800℃。镍铬-考铜热电偶价格便宜，热电灵敏度高，但测量范围小，考铜合金丝易受氧化而变质，材料质地坚硬，不易得到均匀的线径。

2.铠装热电偶

铠装热电偶有接地型、非接地型和裸露型三种，其结构如图8.1-7所示。铠装热电偶把热电偶的双金属线装入金属管内，再用无机物进行电气隔离，其优点是耐热、耐压、耐冲击性强；外径细，体积小，热惰性小，响应速度快；柔软耐弯曲，可适用于结构复杂（如狭窄弯曲管道）和小空间（如电机轴瓦测温）的场合。

图8.1-7　三种铠装热电偶的结构(www.xing528.com)

（a）接地型；（b）非接地型；（c）裸露型
1-热电偶；2-氧化镁；3-金属

3.薄膜热电偶

薄膜热电偶是用真空蒸馏等方法使两种热电极材料（金属）蒸镀到绝缘基板上，两者牢固地结合在一起，形成薄膜状热接点。为了防止电极氧化，并与被测物体绝缘，在薄膜表面上再镀一层二氧化硅膜，其结构如图8.1-8所示。

薄膜热电偶的特点是热点为非常薄的薄膜，尺寸也可做得很小，热接点的热容量小，测量反应时间很快。在应用时，薄膜热电偶用粘胶剂紧贴在被测物表面，热损失极小，能大大提高测量精度。

常用的薄膜热电偶用于300℃以下的有铁-镍、铁-康铜和铜-康铜三种，长60mm，宽6mm，厚0.2mm，用云母、陶瓷片、玻璃、浸酚醛塑料纸作绝缘保护层。产品一般用于－200～＋300℃范围，反应速度一般为数十ms到1s。

薄膜热电偶主要应用于要求测量精确、快速的场合，也可以用来测量微小面积上的温度。

图8.1-8　薄膜热电偶

1-热电极；2-热接点；3-绝缘基板；4-引线；5-引线接头部分

图8.1-9　探头型表面热电偶

1-热电极；2-弹簧；3-绝缘物

4.表面热电偶

表面热电偶可以固定安装或焊接在被测物表面，也可以制成可拆卸的形式。因为当测量形状不同的固体表面温度时，要求热电偶有不同的形状和安装方式，所以表面热电偶得以广泛应用。

图8.1-9为一种探头型表面热电偶，适用于静态或低速旋转的物体的表面温度的测量。连接测量端的探头有时可以制成可互换的，其型式可根据被测物体表面的具体情况而定。

5.消耗式热电偶

又称快速型热电偶，它体积小，造价便宜，动态性能好，测量结果可靠。

常用热电偶的特性参数如表8.1-2所示。

表8.1-2　热电偶的特性参数