什么是ELSI熱電偶，它的工作原理詳細介紹

什么是ELSI熱電偶，它的工作原理詳細介紹

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熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。

　　熱電偶工作原理：

　　兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

　　熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題：

　　（1）熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；

　　（2）熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；

　　（3）當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。

　　熱電偶的基本構(gòu)造：

　　工業(yè)測溫用的熱電偶，其基本構(gòu)造包括熱電偶絲材、絕緣管、保護管和接線盒等。

　　一、常用熱電偶絲材及其性能

　　1、鉑銠10－鉑熱電偶（分度號為S，也稱為單鉑銠熱電偶）

　　該熱電偶的正極成份為含銠10%的鉑銠合金，負極為純鉑；它的特點是：

　　（1）熱電性能穩(wěn)定、抗氧化性強、宜在氧化性氣氛中連續(xù)使用、長期使用溫度可達1300℃，超達1400℃時，即使在空氣中、純鉑絲也將會再結(jié)晶，使晶粒粗大而斷裂；

　　（2）精度高，它是在所有熱電偶中，準確度等級最高的，通常用作標準或測量較高的溫度；

　　（3）使用范圍較廣，均勻性及互換性好；

　　（4）主要缺點有：微分熱電勢較小，因而靈敏度較低；價格較貴，機械強度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。

　　2、鉑銠13－鉑熱電偶（分度號為R，也稱為單鉑銠熱電偶）

　　該熱電偶的正極為含13%的鉑銠合金，負極為純鉑，同S型相比，它的電勢率大15%左右，其它性能幾乎相同，該種熱電偶在日本產(chǎn)業(yè)界，作為高溫熱電偶用得最多，而在中國，則用得較少；

　　3、鉑銠30－鉑銠6熱電偶（分度號為B，也稱為雙鉑銠熱電偶）

　　該熱電偶的正極是含銠30%的鉑銠合金，負極為含銠6%的鉑銠合金，在室溫下，其熱電勢很小，故在測量時一般不用補償導(dǎo)線，可忽略冷端溫度變化的影響；長期使用溫度為1600℃，短期為1800℃，因熱電勢較小，故需配用靈敏度較高的顯示儀表。

　　B型熱電偶適宜在氧化性或中性氣氛中使用，也可以在真空氣氛中的短期使用；即使在還原氣氛下，其壽命也是R或S型的10～20倍；由于其電極均由鉑銠合金制成，故不存在鉑銠－鉑熱電偶負極上所有的缺點、在高溫時很少有大結(jié)晶化的趨勢，且具有較大的機械強度；同時由于它對于雜質(zhì)的吸收或銠的遷移的影響較少，因此經(jīng)過長期使用后其熱電勢變化并不嚴重、缺點價格昂貴（相對于單鉑銠而言）。

　　4、鎳鉻－鎳硅（鎳鋁）熱電偶（分度號為K）

　　該熱電偶的正極為含鉻10%的鎳鉻合金，負極為含硅3%的鎳硅合金（有些國家的產(chǎn)品負極為純鎳）。可測量0～1300℃的介質(zhì)溫度，適宜在氧化性及惰性氣體中連續(xù)使用，短期使用溫度為1200℃，長期使用溫度為1000℃，其熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性，價格便宜，是目前用量最大的熱電偶。

　　K型熱電偶是抗氧化性較強的金屬熱電偶，不適宜在真空、含硫、含碳氣氛及氧化還原交替的氣氛下裸絲使用；當氧分壓較低時，鎳鉻極中的鉻將擇優(yōu)氧化，使熱電勢發(fā)生很大變化，但金屬氣體對其影響較小，因此，多采用金屬制保護管。

　　5、鎳鉻硅－鎳硅熱電偶（分度號為N）

　　該熱電偶的主要特點是：在1300℃以下調(diào)溫抗氧化能力強，長期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)復(fù)現(xiàn)性好，耐核輻射及耐低溫性能好，另外，在400～1300℃范圍內(nèi)，N型熱電偶的熱電特性的線性比K型偶要好；但在低溫范圍內(nèi)（-200～400℃）的非線性誤差較大，同時，材料較硬難于加工。

　　6、銅－銅鎳熱電偶（分度號為T）

　　T型熱電電偶,該熱電偶的正極為純銅，負極為銅鎳合金（也稱康銅），其主要特點是：在金屬熱電偶中，它的準確度最高、熱電極的均勻性好；它的使用溫度是-200～350℃，因銅熱電極易氧化，并且氧化膜易脫落，故在氧化性氣氛中使用時，一般不能超過300℃，在-200～300℃范圍內(nèi)，它們靈敏度比較高，銅－康銅熱電偶還有一個特點是價格便宜，是常用幾種定型產(chǎn)品中便宜的一種。

　　7、鐵－康銅熱電偶（分度號為J）

　　J型熱電偶,該熱電偶的正極為純鐵，負極為康銅（銅鎳合金），具特點是價格便宜,適用于真空氧化的還原或惰性氣氛中，溫度范圍從-200～800℃，但常用溫度只是500℃以下，因為超過這個溫度后，鐵熱電極的氧化速率加快，如采用粗線徑的絲材，尚可在高溫中使用且有較長的壽命；該熱電偶能耐氫氣（H2）及一氧化碳（CO）氣體腐蝕，但不能在高溫（例如500℃）含硫（S）的氣氛中使用。

熱電偶與熱電阻的主要區(qū)別

熱電阻與熱電偶的區(qū)別

　　區(qū)別一：測溫原理不同

　　熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。

　　熱電偶將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。

　　區(qū)別二：熱電偶與熱電阻分類不同

　　常見的熱電阻材質(zhì)大多是單一金屬，目前應(yīng)用廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小;銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，超過150易被氧化。熱電阻的分度號有Cu50，Pt100，Pt1000等等，前面的字母是指熱電阻的材質(zhì)，而后面的數(shù)字則是該熱電阻的電阻值。

　　熱電偶是由兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，常見的K型熱電偶是由鎳鉻-鎳硅組成的。標準化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。

　　區(qū)別三：測溫范圍不同

　　熱電阻是中低溫區(qū)的常用溫度傳感器，分為鉑熱電阻、銅熱電阻等等，測溫范圍也各不一樣，總體來說熱電阻可以測從-200到600℃的溫度。