什么是ELSI热电偶，它的工作原理详细介绍

什么是ELSI热电偶，它的工作原理详细介绍

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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两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；

　　（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。

　　热电偶的基本构造：

　　工业测温用的热电偶，其基本构造包括热电偶丝材、绝缘管、保护管和接线盒等。

　　一、常用热电偶丝材及其性能

　　1、铂铑10－铂热电偶（分度号为S，也称为单铂铑热电偶）

　　该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂；它的特点是：

　　（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，它是在所有热电偶中，准确度等级最高的，通常用作标准或测量较高的温度；

　　（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。

　　2、铂铑13－铂热电偶（分度号为R，也称为单铂铑热电偶）

　　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；

　　3、铂铑30－铂铑6热电偶（分度号为B，也称为双铂铑热电偶）

　　该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变化的影响；长期使用温度为1600℃，短期为1800℃，因热电势较小，故需配用灵敏度较高的显示仪表。

　　B型热电偶适宜在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空气氛中的短期使用；即使在还原气氛下，其寿命也是R或S型的10～20倍；由于其电极均由铂铑合金制成，故不存在铂铑－铂热电偶负极上所有的缺点、在高温时很少有大结晶化的趋势，且具有较大的机械强度；同时由于它对于杂质的吸收或铑的迁移的影响较少，因此经过长期使用后其热电势变化并不严重、缺点价格昂贵（相对于单铂铑而言）。

　　4、镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为K）

　　该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金（有些国家的产品负极为纯镍）。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，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。

　　K型热电偶是抗氧化性较强的金属热电偶，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。

　　5、镍铬硅－镍硅热电偶（分度号为N）

　　该热电偶的主要特点是：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。

　　6、铜－铜镍热电偶（分度号为T）

　　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便宜的一种。

　　7、铁－康铜热电偶（分度号为J）

　　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℃，但常用温度只是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。

热电偶与热电阻的主要区别

热电阻与热电偶的区别

　　区别一：测温原理不同

　　热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

　　热电偶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。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。

　　区别二：热电偶与热电阻分类不同

　　常见的热电阻材质大多是单一金属，目前应用广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，超过150易被氧化。热电阻的分度号有Cu50，Pt100，Pt1000等等，前面的字母是指热电阻的材质，而后面的数字则是该热电阻的电阻值。

　　热电偶是由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，常见的K型热电偶是由镍铬-镍硅组成的。标准化热电偶中国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。

　　区别三：测温范围不同

　　热电阻是中低温区的常用温度传感器，分为铂热电阻、铜热电阻等等，测温范围也各不一样，总体来说热电阻可以测从-200到600℃的温度。