熱電偶的分類和主要產(chǎn)品的特點(diǎn)

常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶，見表所示。

常用熱電偶        

    (1)S型和R型熱電偶

    鉑銠10-鉑熱電偶稱為S型熱電偶，鉑銠13-鉑熱電偶稱為R型熱電偶，都是貴金屬熱電偶。其偶絲直徑均規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm。其正極(SP、RP)的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，鉑銠10-鉑熱電偶含銠為10%，含鉑為90%；鉑銠13-鉑熱電偶含銠為13%，含鉑為87%。其負(fù)極(SN、RN)為純鉑，故俗稱單鉑銠熱電偶。該兩種熱電偶長期zui高使用溫度為1300℃，短期zui高使用溫度為1600℃。

    S型熱電偶和R型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度zui高、穩(wěn)定性、測溫溫區(qū)寬、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。它的物理、化學(xué)性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于S型熱電偶具有優(yōu)良的綜合性能，符合實(shí)用溫標(biāo)的S型熱電偶長期以來曾作為溫標(biāo)的內(nèi)插儀器，“ITS-90”雖規(guī)定其今后不再作為溫標(biāo)的內(nèi)插儀器，但溫度咨詢委員會(CCT)認(rèn)為S型熱電偶仍可用于近似實(shí)現(xiàn)溫標(biāo)。

    S型熱電偶和R型熱電偶不足之處主要是熱電勢率較小、靈敏度低、高溫下機(jī)械強(qiáng)度會下降、對污染非常敏感、貴金屬材料昂貴而使一次性投資較大。

    (2) B型熱電偶

    鉑銠30-鉑銠6熱電偶稱為B型熱電偶，也是貴金屬熱電偶。其偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.015mm，正極(BP)的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為30%，含鉑為70%，負(fù)極(BN)為鉑銠合金，含銠為6%，故俗稱雙鉑銠熱電偶。該熱電偶長期zui高使用溫度為1600℃，短期zui高使用溫度為1800℃。

B型熱電偶在熱電偶系列中也具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、測溫溫區(qū)寬、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，其測溫上限高。B型熱電偶一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是不需用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)樵?/span>0~50℃范圍內(nèi)熱電勢小于3μV。適用于氧化性和惰性氣氛中，也可短期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸氣氣氛中。它的不足之處與S型熱電偶和R型熱電偶類似。

    (3) K型熱電偶

    鎳鉻-鎳硅熱電偶稱為K型熱電偶，是目前使用量zui大的廉金屬熱電偶，其用量約為其他熱電偶的總和。正極(KP)的名義化學(xué)成分為：Ni：Cr=90：10。負(fù)極(KN)的名義化學(xué)成分為：Ni：Si=97：3。使用溫度為-50~1300℃。

    K型熱電偶具有線性度好、熱電勢較大、靈敏度高、穩(wěn)定性和均勻性較好、抗氧化性能強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性惰性氣氛中，廣泛為用戶所采用。K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。

    (4) N型熱電偶

    鎳鉻硅-鎳硅熱電偶稱為N型熱電偶，是廉金屬熱電偶，它不是IEC原先規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，是在20世紀(jì)70年代初由澳大利亞實(shí)驗(yàn)室研制成功的，是一種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶。它克服了K型熱電偶的兩個(gè)重要缺點(diǎn)：K型熱電偶在300~500℃間由于鎳鉻合金的晶格短程有序而引起的熱電勢不穩(wěn)定；在800℃左右由于鎳鉻合金發(fā)生擇優(yōu)氧化引起的熱電勢不穩(wěn)定。正極(NP)的名義化學(xué)成分為：Ni：Cr：Si=84.4：14.2：1.4。負(fù)極(NN)的名義化學(xué)成分為：Ni：Si：Mg=95.5：4.4：0.1。其使用溫度為-200~1300℃。

    N型熱電偶具有線性度好、熱電勢較大、靈敏度較高、穩(wěn)定性和均勻性較好、抗氧化性能強(qiáng)、價(jià)格便宜、不受短程有序化影響等優(yōu)點(diǎn)，其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶，是一種很有發(fā)展前途的熱電偶。

    N型熱電偶也不能直接在高溫下用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。

    (5) E型熱電偶

    鎳鉻-銅鎳熱電偶稱為E型熱電偶，又稱鎳鉻-康銅熱電偶，也是一種廉金屬的熱電偶，正極(EP)為鎳鉻10合金，化學(xué)成分與KP相間，負(fù)極(EN)為銅鎳合金，名義化學(xué)成分為：55%的銅、45%的鎳以及少量的錳、鈷、鐵等元素。該熱電偶的使用溫度為-40~900℃。

    E型熱電偶熱電勢之大、靈敏度之高屬所有熱電偶之zui，宜制成熱電堆，測量微小的溫度變化。對于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏，宜用于濕度較高的環(huán)境。E熱電偶還具有穩(wěn)定性好、抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅和鐵-康銅熱電偶、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性和惰性氣氛中。

    E型熱電偶不能直接在高溫下用于硫、還原性氣氛中，熱電勢均勻性較差。

    (6) J型熱電偶

    鐵-銅鎳熱電偶稱為J型熱電偶，又稱鐵-康銅熱電偶，也是一種價(jià)格低廉的廉金屬的熱電偶。它的正極((JP)的名義化學(xué)成分為純鐵，負(fù)極(JN)為銅鎳合金，常被含糊地稱之為康銅，其名義化學(xué)成分為：55%的銅和45%的鎳以及少量卻十分重要的錳、鈷、鐵等元素。盡管它叫康銅，但不同于鎳鉻-康銅和銅-康銅的康銅，故不能用EN和TN來替換。鐵-康銅熱電偶的覆蓋測量溫區(qū)為-40~750℃，但通常使用的溫度范圍為0~700℃。

    J型熱電偶具有線性度好、熱電勢較大、靈敏度較高、穩(wěn)定性和均勻性較好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。J型熱電偶可用于真空、氧化、還原和惰性氣氛中，但正極鐵在高溫下氧化較快，故使用溫度受到限制，也不能直接無保護(hù)地在高溫下用于硫化氣氛中。

    (7) T型熱電偶

    銅-銅鎳熱電偶稱為T型熱電偶，又稱銅-康銅熱電偶，是一種*的測量低溫的廉金屬的熱電偶。它的正極(TP)是純銅，負(fù)極(TN)為銅鎳合金，常稱之為康銅，它與鎳鉻-康銅的康銅EN通用，與鐵-康銅的康銅JN不能通用，銅-銅鎳熱電偶的覆蓋測量溫區(qū)為-200~350℃。

    T型熱電偶也具有線性度好、熱電勢較大、靈敏度較高、穩(wěn)定性和均勻性較好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，特別在-200~0℃溫區(qū)內(nèi)使用時(shí)，穩(wěn)定性更好，年穩(wěn)定性可小于±3μV，經(jīng)低溫檢定可作為二等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低溫量值傳遞。T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性能差，故使用溫度上限受到限制。