r型热电偶测量方法

‘壹’ 热电偶的测温原理

热电偶是一种感温元件,是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。
工作原理
两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
1：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；
2 ：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效
特点
◆装配简单，更换方便
◆压簧式感温元件，抗震性能好
◆测量范围大
◆ 机械强度高，耐压性能好
[编辑本段]热电偶 - 种类及结构形成
（1）热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。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，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
常用热电偶材料
热电偶分度号 热电极材料
正极 负极
S 铂铑10 纯铂
R 铂铑13 纯铂
B 铂铑30 铂铑6
K 镍铬 镍硅
T 纯铜 铜镍
J 铁 铜镍
N 镍铬硅 镍硅
E 镍铬 铜镍
热电偶的种类:装配热电偶，铠装热电偶，端面热电偶，压簧固定热电偶，高温热电偶，铂铑热电偶，防腐热电偶，耐磨热电偶，高压热电偶，特殊热电偶，手持式热电偶，微型热电偶，贵金属热电偶等等。

‘贰’ 热电偶的测量方法

的热响应时间比较复杂，不同的试验条件会有不同的测量结果，这是因为它受热电偶与周围介质的换热率影响，换热率高，则热响应时间就短。为了使热电偶产品的热响应 时间具有可比性，国家标准规定：热响应时间应在专用水流试验装置上进行。该装置的水流速度应保持0.4±0.05m/s，初始温度在5-45℃的范围内，温度阶跃值为40-50℃。在试验 过程中，水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计的置入深度（选其中较小值并在试验报告中注明）。由于该装置比较复杂，目前只有极少数单位有这套设备，故国家标准中规定允许生产厂与用户协商，可采用其他试验方法，但所给数据必须注明试验条件。由于B型热电偶在室温附近热电势很小，热响应时间不容易测出，因此国家标准规定可采用同规格的S型热电偶的热电极组件替换其自身的热电极组件，然后进行试验。试验时应记录 热电偶 的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间T0.5，必要时可记录变化10%的热响应时间T0.1和变化90%的热响应时间T0.9。所记录的热响应时间，应是同一 试验至少三次测试结果的平均值，每次测量结果对于平均值的偏离应在±10%以内。此外，形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被测试 热电偶 的T0.5的十分之一。记录仪器或仪 表的响应时间不应超过被试热电偶的T0.5的十分之一。

‘叁’ 热电偶和热电阻测量温度范围是多少

热阻一般检测0-150度温度范围（当然可以检测负温度），热耦可检测0-1000度的温度范围（甚至更高）所以，前者是低温检测，后者是高温检测。

拓展知识：

从材料上分，热阻是一种金属材料，具有温度敏感变化的金属材料，热耦是双金属材料，既两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属丝的两端产生电势差。

热电偶是一种常见的温度检测传感器，用于感测温度工作原理是温度变化其两端电位大小不同；热电阻也可以称是一种热敏传感器，但其是随温度变化电阻发生变化。

‘肆’ R型热电偶的概述

铂铑13-铂（R型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铂，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。

‘伍’ 请教：如何检测热电偶的好坏

热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。
热电偶输入产生故障判别法：
按照仪表接线图进行正确接线通电后，仪表先是显示仪表的热电偶分度号，
热电偶（图10）
接着显示仪表量程范围，再测仪表下排的数码管显示设定温度，仪表上排数码管显示测量温度。若仪表上排数码管显示不是发热体的温度，而显示“OVER”、“0000”或“000”等状况，说明仪表输入部位产生故障，应作如下试验：
1）把热电偶从仪表热电偶输入端拆下，再用任何一根导线把仪表热电偶输入端短路。通电时，仪表上排数码管显示值约为室温时，说明热电偶内部连线开路，应更换同类型热电偶。若还是以上所说的状况，说明仪表在运输过程中，仪表的输入端被损坏，要调换仪表。
2）把上述故障仪表的热电偶拆去，换用旁边运行正常的同种分度号仪表上接入的热电偶，通电后，原故障仪表上排数码管显示发热体温度时，说明热电偶连线开路，更换同类型热电偶。
3）把有故障的热电偶从仪表上拆下来，用万用表放在测量欧姆（R）*1档，
热电偶（图11）
用万用表两表棒去测热电偶两端，若万用表上显示的电阻值很大，说明热电偶内部连接开路，更换同类型热电偶。否则有一定阻值，说明仪表输入端有问题，应更换仪表。
4）按照仪表接线图接线正确，若仪表通电后，仪表上排数码管显示有负值等现象，说明接入仪表的热电偶“+”与“—”接错而造成的。只要重新调换一下即可。
5）接线正确仪表在运行时，仪表上排数码管显示的温度与实际测量的温度相差40度~70度。甚至相差更大，说明仪表的分度号与热电偶的分度号搞错。按热电偶分度号B、S、K、E等热电偶的温度与毫伏（MV）值的对应关系来看，同样温度的情况下，产生的毫伏值（MV）B分度号最小，S分度号次小，K分度号较大，E分度号最大，按照此原理来判别。
常见故障分析及处理：

故障现象

可能原因

处理方法

热电势比实际值小（显示仪表指示值偏低）

热电极短路

如潮湿所致，则进行干燥；如绝缘子损坏，则更换绝缘子

热电偶的接线柱处积灰，造成短路

清扫积灰

补偿导线线间短路

找出短路点，加强绝缘或更换补偿导线

热电偶热电极变质

在长度允许的发问下，剪去变质段重新焊接，或更换新热电偶

补偿导线与热电偶极性接反

重新接正确

补偿导线与热电偶不配套

更换相配套的补偿导线

热电偶安装位置不录或插入深度不符合要求

重新按规定安装

热电偶冷端温度补偿不符合要求

调整冷端补偿器

热电偶与显示仪表不配套

更换热电偶或显示仪表使之相配套

热电势比实际值大（显示仪表指示值偏高）

显示仪表与热电偶不配套

更换热电偶使之相配套

热电偶与补偿导线不配套

更换补偿导线使之相配套

有直流干扰信号进入

排除直流干扰

热电势输出不稳定

热电偶接线柱与热电极接触不良

将接线柱螺丝拧紧

热电偶测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地

找出故障点，修复绝缘

热电偶安装不牢或外部震动

紧固热电偶，消除震动或采取减震措施

热电极将断未断

修复或更换热电偶

外界干扰（交流漏电，电磁场感应等）

查出干扰源，采用屏蔽措施

热电偶热电势误差大

热电极变质

更换热电极

热电偶安装位置不当

改变安装位置

保护管表面积灰

清除积灰

‘陆’ 简述有哪几种热电偶类型，分别简述其工作原理，特性以及应用

1、K型热电偶镍铬(镍硅(镍铝)热电偶)
K型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，是目前用量最大的热电偶。然而，它不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用;当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。
K型热电偶缺点：
(1)热电势的高温稳定性较N型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下(例如超过1000℃)往往因氧化而损坏;
(2)在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃;
(3)其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰;
(4)长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰(Mn)、钴(Co)等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。
2、S型热电偶(铂铑10-铂热电偶)
该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂。
其特点是：
(1)热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂;
(2)精度高，在所有热电偶中准确度等级最高，通常用作标准或测量较高温度;
(3)使用范围较广，均匀性及互换性好;
(4)主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低;价格较贵，机械强度低，不
适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。
3、E型热电偶(镍铬-铜镍[康铜]热电偶)
E型热电偶为一种较新产品，正极为镍铬合金，负极为铜镍合金(康铜)。其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高;它的应用范围虽不及K型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用;使用中的限制条件与K型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。
4、N型热电偶(镍铬硅-镍硅热电偶)
该热电偶的主要特点：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好，另外，在400～1300℃范围内，N型热电偶的热电特性的线性比K型偶要好;但在低温范围内(-200～400℃)的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工。
5、J型热电偶(铁-康铜热电偶)
J 型热电偶：该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜(铜镍合金)，具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气氛中，温度范围从-200～800℃，但常用温度只在500℃以下，因为超过这个温度后，铁热电极的氧化速率加快，如采用粗线径的丝材，尚可在高温中使用且有较长的寿命;该热电偶能耐氢气(H2)及一氧化碳(CO)气体腐蚀，但不能在高温(例如500℃)含硫(S)的气氛中使用。
6、T型热电偶(铜-铜镍热电偶)
T型热电电偶：该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金(也称康铜)，其主要特点是：
在贱金属热电偶中，它的准确度最高、热电极的均匀性好;它的使用温度是-200～350℃，因铜热电极易氧化，并且氧化膜易脱落，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏度比较高，铜-康铜热电偶还有一个特点是价格便宜，是常用几种定型产品中最便宜的一种。
7、R型热电偶(铂铑13-铂热电偶)
该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，同S 型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同，该种热电偶在日本产业界，作为高温热电偶用得最多，而在中国，则用得较少。

‘柒’ S、R、B、N、K、E、J、T等几种分度号热电偶各自具备哪些特点

热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。

S分度号的特点:
抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶;
R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同;B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃，短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。

N分度号的特点:
1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶;

K分度号的特点;
抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛;

E分度号的特点:
在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800℃;

J分度号的特点:
既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃)，也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃)，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工;

T分度号的特点:
在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300℃以下的温度。

‘捌’ 试说明热电偶测温原理

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect）。

两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。

热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性。

在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。

(8)r型热电偶测量方法扩展阅读

热电偶分类

1、S型热电偶：该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。 S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。

2、R型热电偶： R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。

3、B型热电偶：该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。 B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。

4、K型热电偶： K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。

5、N型热电偶：N型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜，不受短程有序化影响等优点，其综合性能优于K型热电偶，是一种很有发展前途的热电偶。

6、E型热电偶：该热电偶的使用温度为-200~900℃。 E型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。

E热电偶还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。

7、J型热电偶：铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200~1200℃，但通常使用的温度范围为0~750℃ J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。

J型热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。

8、T型热电偶： T型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,特别在-200~0℃温区内使用，稳定性更好，年稳定性可小于±3μV，经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。

‘玖’ 热电偶好坏的测量方法 K型 螺钉

热电偶好坏的测量方法：
按照仪表接线图进行正确接线通电后，仪表先是显示仪表的热电偶分度号，接着显示仪表量程范围，再测仪表下排的数码管显示设定温度，仪表上排数码管显示测量温度。若仪表上排数码管显示不是发热体的温度，而显示“OVER”、“0000”或“000”等状况，说明仪表输入部位产生故障，应作如下试验：
（1）把热电偶从仪表热电偶输入端拆下，再用任何一根导线把仪表热电偶输入端短路。通电时，仪表上排数码管显示值约为室温时，说明热电偶内部连线开路，应更换同类型热电偶。若还是以上所说的状况，说明仪表在运输过程中，仪表的输入端被损坏，要调换仪表。
（2）把上述故障仪表的热电偶拆去，换用旁边运行正常的同种分度号仪表上接入的热电偶，通电后，原故障仪表上排数码管显示发热体温度时，说明热电偶连线开路，更换同类型热电偶。
（3）把有故障的热电偶从仪表上拆下来，用万用表放在测量欧姆（R）*1档，用万用表两表棒去测热电偶两端，若万用表上显示的电阻值很大，说明热电偶内部连接开路，更换同类型热电偶。否则有一定阻值，说明仪表输入端有问题，应更换仪表。
（4）按照仪表接线图接线正确，若仪表通电后，仪表上排数码管显示有负值等现象，说明接入仪表的热电偶“+”与“—”接错而造成的。只要重新调换一下即可。
（5）接线正确仪表在运行时，仪表上排数码管显示的温度与实际测量的温度相差40度~70度。甚至相差更大，说明仪表的分度号与热电偶的分度号搞错。按热电偶分度号B、S、K、E等热电偶的温度与毫伏（MV）值的对应关系来看，同样温度的情况下，产生的毫伏值（MV）B分度号最小，S分度号次小，K分度号较大，E分度号最大，按照此原理来判别。

‘拾’ 简述热电偶测温原理

热电偶工作原理：两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

杭州美控自动化技术有限公司MIK-WZPK热电偶采用的进口芯体，采用不锈钢外壳，从而达到稳定性好，精度高，抗震性能强等特点。目前市场上热电阻主要是Pt100，热电偶主要是K型、T型、S型、R型、B型、N型、E型、J型等8种常规型号，具体现场需要热电阻还是热电偶，主要根据现场测温精度与测温范围确定。