溫度是工業自動化中的一個重要參數，溫度儀表一般分接觸式測量儀表與非接觸式測量儀表，現代接觸式溫度儀表又以熱電阻和熱電偶為主，熱電阻和熱電偶分類方法很多，不過一般以材質進行分類，今天我們就來看一下常見熱電偶種類。


熱電偶


如下圖所示，熱電偶是兩種不同的金屬材料或半導體材料連接成的傳感器件。因此所有熱電偶都是由兩種材料組成的。


標準熱電偶


熱電偶的材料分兩種，一種是指已大量生產和使用，工藝穩定，性能符合專業標準或國家標準，同時具有同一份度表的熱電偶材料，這種熱電偶被稱為標準熱電偶；


其中，國際電工委員會對公認的性能較好的熱電偶材料制訂了統一的標準，目前共有8種標準化熱電偶，分別為：


鉑銠10-鉑熱電偶：分度號為S，屬于貴重金屬熱電偶，正極為含銠10%含鉑90%的鉑銠合金，亮白較硬；負極為純鉑，亮白柔軟。


短期工作溫度可達1600℃，長期工作溫度為0~1300℃；


優點：測量精度高，物理化學穩定性好，耐熱性、耐氧化、耐腐濁性良好；


具有較優越的精確度，由于精度等級高，一般用于準確度要求較高的高溫測量；


再現性良好，可以作為標準使用。


缺點：熱電動勢值小，從而使靈敏度較低；


在還元性氣體環境較脆弱；


補償導線誤差大；


價格比較高昂，經濟成本較高。


鉑銠13-鉑熱電偶：分度號為R，屬于貴重金屬熱電偶，正極為含銠13%含鉑87%的鉑銠合金，亮白較硬；負極為純鉑，亮白柔軟。


R分度號與S分度號相比除熱電動勢大15％左右， 其它性能二者幾乎完全相同。


鉑銠30-鉑銠6熱電偶：分度號為B，屬于貴重金屬熱電偶，正極為含銠30%含鉑70%的鉑銠合金，亮白較硬；負極為為含銠6%含鉑94%的鉑銠合金，亮白稍軟。


短期工作溫度可達1800℃，長期測量溫度范圍0-1600℃， 自由端在0-50℃ 內可以不用補償導線。


優點： 是一種比較理想的測高溫熱電偶，可以短時間測量1 800℃的高溫；


在常溫下熱電動勢非常小不需補償導線；


具有良好的耐氧化、耐腐濁性；


耐熱性與機械強度較R型優良。


缺點：中低溫環境中，熱電動勢極小， 600℃以下測定溫度非常不準確；


熱電動勢的直線性不好；


屬于貴金屬，價格高昂。


常見熱電偶大集合


鎳鉻-鎳硅熱電偶：分度號為K，正極為鎳鉻（鎳90%鉻10%），不親磁；負極為鎳硅（鎳97%硅3%），稍親磁（因此可以用磁鐵進行判斷）。


短期工作溫度可達1300℃，長期工作溫度為0~1200℃。


優點：此種熱電偶的熱熱電動勢的線性度好，誤差一般在6~8℃；


900℃以下耐氧化性良好；


在金屬熱電偶中，它是非貴重金屬中性能Zui穩定的一種，價格便宜，應用很廣。


缺點：不適用于還原性氣體環境，特別是一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體，在這種情況下，只能測量500℃以下溫度；


低溫環境下，非線性誤差較大。


鎳鉻硅-鎳硅熱電偶：分度號為N，正極為鎳鉻硅（鎳84%鉻14%硅2%），不親磁；負極為鎳硅（鎳95%硅5%），稍親磁（因此可以用磁鐵進行判斷）。


短期工作溫度可達1300℃，長期工作溫度為-200~1200℃。


優點：熱電動勢的線性良好；


1200℃以下耐氧化性良好；


耐熱溫度較K型高，


價格便宜。


缺點：不適用于還原性氣體環境；


熱電動勢與貴金屬熱電偶相比較經時變化較大。


常見熱電偶大集合


鎳鉻-康銅熱電偶：分度號為E，正極是鎳鉻（鎳90%鉻10%），暗綠；負極為康銅（銅55%鎳45%），亮黃；


短期工作溫度可達800℃，長期工作溫度為-200~760℃。


優點：它是熱電勢Zui大的一種熱電偶，測量準確度較高，現有熱電偶中感度Zui佳的，價格低廉。


缺點：極易氧化，不適用于還原性氣體環境。


銅-康銅熱電偶：分度號為T，正極是純銅，紅色；負極為康銅（銅55%鎳45%），亮黃；


短期工作溫度可達400℃，長期工作溫度為-200~350℃。


優點：低溫下特性良好，靈敏度高，是在低溫下應用得很普遍的熱電偶，穩定性好，再現性 良好，高精度，可使用于還元性氣體環境，并且價格低廉。


缺點：使用溫度限度低；


正極易氧化；


熱傳導誤差大。


鐵-康銅熱電偶：分度號為J，正極是純鐵，親磁（可用磁鐵判斷）；負極為康銅（銅55%鎳45%），不親磁；


短期工作溫度可達1200℃，長期工作溫度為-200~750℃。


優點：可以在還元性氣體環境中使用；


熱電動勢較K熱電偶的熱電動勢大20%；


線性度好，價格比較便宜，適用于中溫區域。


缺點：正極易生銹，不能勇于高溫或含硫的介質中使用，而且再現性不佳。


需要指出的是，由于S型、K型、B型熱電偶適合于在強的氧化性和弱的還原性氣氛中使用，而J型和T型熱電偶則適合于弱氧化性和還原性氣氛，若使用氣密性比較好的保護管，對氣氛的要求就不太嚴格。


常見熱電偶大集合


非標準熱電偶


另一種熱電偶的生產工藝還不夠成熟，在應用范圍和數量上均不如標準化熱電偶，沒有統一的分度表，也沒有配套顯示儀表。這些熱電偶多以滿足某些特殊測量要求，比如超高溫、極低溫、高真空或核輻射環境。這類熱電偶被稱為非標準熱電偶。


常見的非標準熱電偶主要有以下幾種：


鎢錸3-鎢錸25/鎢錸5-鎢錸26熱電偶：這種熱電偶推薦測溫范圍為0~3000℃。


優點：在高溫熱電偶中是Zui好的，低溫時可塑性較好，穩定性較好。


缺點：復現性差，需要單獨分度。


適用：真空、還原或中性環境中。


鎢-鎢錸26熱電偶：這種熱電偶推薦測溫范圍為0~3000℃。


優點：測溫上限Zui高，電動勢率較大。


缺點：復現性差，需要單獨分度；


暴露在空氣中時，鎢易發脆。


適用：真空、還原或中性環境中。


鉑銠20-鉑銠5熱電偶：這種熱電偶推薦測溫范圍為500~1700℃。


優點：測溫上限比S型高，穩定性好，不需要冷端補償。


缺點：易受金屬蒸汽污損，電動勢率小。


適用：真空、氧化或中性環境中。


常見熱電偶大集合


鉑銠40-鉑銠20熱電偶：這種熱電偶推薦測溫范圍為1000~1850℃。


優點：測溫上限較高，穩定性和復現性好，可忽略冷端影響。


缺點：易受金屬蒸汽污損，電動勢率小。


適用：真空、氧化或中性環境中。


銥銠-銥熱電偶：這種熱電偶推薦測溫范圍為1000~2200℃。


優點：Wei一能在1850℃以上的氧化氣氛中使用的熱電偶。


缺點：穩定性和復現性一般，壽命短，容易發脆，易受鐵污損，電動勢率小。


適用：真空、氧化或中性環境中。


鎢-鉬熱電偶：這種熱電偶推薦測溫范圍為1200~2400℃。


優點：價格不貴，可用于還原性氣氛中。


缺點：電動勢率低，在1200℃熱電動勢的極性轉向，易受碳、氧、硅污損。


適用：真空、還原或中性環境中。


炭化硼-石墨熱電偶：這種熱電偶推薦測溫上限為2200℃。


優點：電動勢率高，物理化學性能穩定，價格低廉，結構簡單。


適用：含碳或中性環境中。