極細(xì)鎧裝熱電偶

鎧裝熱電偶
鎧裝熱電偶作為溫度測溫傳感器，通常與溫控器、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用，組成過程控制系統(tǒng)，用以直接測量或控制各種生產(chǎn)過程中0-1800℃范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。鎧狀熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間快和堅固耐用等許多優(yōu)點，它和工業(yè)用裝配熱電偶一樣，作為測量溫度的傳感器，通常和顯示儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。用在家用電器以及電子產(chǎn)品上
鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間快和堅固耐用等許多優(yōu)點，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣，作為測量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用，同時，亦可以作為裝配式熱電偶的感溫元件。它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中從0℃~800℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。與裝配式熱電偶相比，鎧裝熱電偶具有可彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間短和堅固耐用等優(yōu)點。
    工作原理
鎧裝熱電偶131是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測溫端叫工作端，接線端子端叫冷端，也稱參比端。當(dāng)工作端和參比端存在溫差時，就會在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就會指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢的對應(yīng)溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長，熱電動勢的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長度、直徑無關(guān)。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是，是由導(dǎo)體、高絕緣氧化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護管，經(jīng)多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。
特點：
鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶是溫度測量中應(yīng)用泛的溫度器件，他的主要特點就是測溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號，便于自動控制和集中控制。熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個接點處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成；溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同，而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時，因為他們的電子密度不同所以產(chǎn)生一定的電子擴散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點的溫度。
國際上應(yīng)用的熱電偶具有一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國際上規(guī)定熱電偶分為八個不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其測量溫度的可測零下270攝氏度，可達(dá)1800攝氏度，其中B，R，S屬于鉑系列的熱鎧裝熱電偶電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個則稱為廉價金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護套管三者組合裝配后，經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅實的組合體。但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。補償導(dǎo)線又分為補償型和延長型兩種，延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補償?shù)臒犭娕枷嗤?，但是實際中，延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。
    溫度補償編輯鎧裝熱電偶由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使鎧裝熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。 在使用鎧裝熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
測溫原理
    電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體焊接在一起，兩端溫度不同時，在回路中就會有熱電勢產(chǎn)生，因此勢電偶鎧裝熱電偶是通過測量電勢從而測量溫度的一種感溫原件，它是一種變換器，它能將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栐儆娠@示儀表顯示出來。
熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同成份的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路，如兩接點的溫度不等，則在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成，焊接的一端叫做測量端，未焊接的一端叫做參考端，參考端在使用時通常恒定在一定的溫度(如00C)當(dāng)對測量端加熱時，在接點處有熱電勢產(chǎn)生。如參考端溫度恒定，其熱電勢的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測量端的溫度有關(guān)，而與勢電偶的精細(xì)和長短無關(guān)。當(dāng)測量端的溫度改變后，勢電勢也隨之改變，并且溫度和熱電勢之間有一固定的函數(shù)關(guān)系，利用這個關(guān)系就可以測量溫度。
 測量范圍
    常用的溫度儀表有鎧裝熱電偶。
鎧裝熱電偶：測量500℃以上的高溫，火電廠種主蒸汽的溫度，過熱器管壁溫度，高溫?zé)煔鉁囟取?br> 特點：
鎧裝熱電偶能測量高溫，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護、便于信號的遠(yuǎn)傳和實現(xiàn)多點切換測量。主要的型號：分度號：S或LB-3上限1300℃（短時1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短時1800℃）K或EU-2上限1200℃（短時1300℃）T或CK上限-200～350℃（短時400℃）E或EA-2上限-200～900℃熱電阻：測量精度高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問、實現(xiàn)溫度自動控制和記錄。
鉑熱電阻，測溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：50-150℃Cu50,Cu100。注意：自熱效應(yīng)引起的誤差，Pt工作d電流為小于6mA，遲滯帶來的影響，熱容量大，充分的熱交換，測量才準(zhǔn)確。安裝：安裝時，與被測介質(zhì)形成逆流，至少成90° 分度號：S或LB-3上限1300℃（短時1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短時1800℃）K或EU-2上限1200℃（短時1300℃）T或CK上限-200～350℃（短時400℃）E或EA-2上限-200～900℃：測量精度高 、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣 、可遠(yuǎn)距離策問、實現(xiàn)溫度自動控制和記錄。鉑，測溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：
技術(shù)指標(biāo)
不同材料和直徑鎧裝熱電偶型號、分度號及推薦使用溫度電極材料
防噴式鎧裝熱電阻鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時間在溫度出現(xiàn)階躍變化時，熱電偶的輸出值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需要的時間，稱為熱響應(yīng)時間，用τ表示（取50%時用τ0.5表示）。 鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時間τ0.5（秒）
注：絕緣電阻用MΩ·m表示，即為常溫絕緣電阻與鎧裝偶長度的乘積。
例如：1000MΩ·m表示：1m長的試樣的絕緣電阻為
1000MΩ，10m長的試樣的絕緣電阻為100MΩ。
對于長度小于1m的鎧裝偶，按1m計算。
插座式接線盒和帶補償導(dǎo)線的鎧裝熱電偶不在此例。
測量范圍和準(zhǔn)確度

  熱響應(yīng)時間

在溫度出現(xiàn)階段變化時,熱電偶的輸出變化至相當(dāng)于該階躍變化的50%所需的時間稱為熱電響應(yīng)時間。
鎧裝熱電偶響應(yīng)時間應(yīng)不大于下表數(shù)據(jù)： 單位：s

鎧裝熱電偶直徑mm	鎧裝偶工作端形式區(qū)分		鎧裝熱電阻響應(yīng)時間
	絕緣式響應(yīng)時間s	接殼式響應(yīng)時間s
Ф2.0	0.5	0.4	------
Ф3.0	1.2	0.6	3.0
Ф4.0	2.5	0.8	5.0
Ф5.0	4.5	1.2	8.0
Ф6.0	6.0	2.0	12.0
Ф8.0	8.0	4.0

熱響應(yīng)時間，用τ0.5表示。
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時間不大于下表的規(guī)定：

熱響應(yīng)時間τ0.5S	接殼式	絕緣式
套管直徑（mm）
2.0	0.4	0.5
3.0	0.6	1.2
4.0	0.8	2.5
5.0	1.2	4.0
6.0	2.0	6.0
8.0	4.0	8.0

形式

露端式： 熱響應(yīng)時間短；適于測量發(fā)動機排氣等 要求響應(yīng)快的溫度測量；機械強度較低。
接殼式 ：熱響應(yīng)時間短；公稱壓力大（可達(dá)34MPa）;不適用于有電磁干擾的場合。
絕緣式 ：熱響應(yīng)時間較前兩種長，使用壽命長；抗電磁干擾；在對熱響應(yīng)時間無特殊要求的場合多采用此種形式。
分離式 ： 雙支，避免信號干擾，其特點同絕緣式。

基本結(jié)構(gòu)

鎧裝熱電偶主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶元件等組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置。安裝固定型式固定裝置是供用戶安裝時使用。鎧裝熱電偶有：無固定裝置、固定卡套式，可動卡套式，固定法蘭式，可動法蘭式五種結(jié)構(gòu)型式。固定卡套式只供一次性固定使用，可動卡套式可做多次固定使用。

鎧裝熱電偶測量端(熱端)結(jié)構(gòu)形式

檢定方法

金屬熔體快速鎧裝熱電偶的檢定方法及裝置。該裝置主要由一能容納兩只被測偶端部石英管的扁加熱線圈、兩只與被測偶形狀相同的鎧裝熱電偶及相應(yīng)的控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。檢定方法是首先利用兩只校準(zhǔn)熱電偶找出扁加熱線圈中使這兩只校準(zhǔn)偶熱電勢相同的點，用被檢偶取代其中的一只校準(zhǔn)偶，在其它條件不變的情況下，待被檢偶的讀數(shù)穩(wěn)定后與校準(zhǔn)偶的讀數(shù)相比較即可知被檢偶的量值是否準(zhǔn)確。此方法提供了快速測溫?zé)犭娕嫉膶嶒炇覚z定手段，可對快速測溫?zé)犭娕荚诙鄠€溫度點上進行測試并作出全面的評價。
其特征在于：a、該裝置是由一扁加熱線圈、一對校準(zhǔn)鎧裝熱電偶及控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。b、檢定方法是先將兩只校準(zhǔn)熱電偶從加熱線圈兩端相對插入，使鎧裝熱電偶熱端接觸，通過改變校準(zhǔn)熱電偶在加熱線圈中的位置使兩只校準(zhǔn)熱電偶的熱電勢相同，用被測快速熱電偶取代其中一只校準(zhǔn)熱電偶，讀取其穩(wěn)定狀態(tài)下的熱電勢值與校準(zhǔn)熱電偶熱電勢進行比對即可知被測快速鎧裝熱電偶的準(zhǔn)確度。

使用技巧

使用鎧裝熱電偶，其實有很多的技巧。下面我就說一下。
1.具有可彎曲性能，鎧裝熱電阻除頭部外，可以作任愈方向的彎曲，因而它適用于構(gòu)造較為復(fù)雜，狄小設(shè)備的溫度。
2.鎧裝熱電偶具有良好的耐振動、抗沖擊性能。因而它的壽命較普通熱電阻長.
3.鎧裝熱電偶運用壽命長，凱裝熱電阻的電阻體由于遭到權(quán)化鐵絕緣資料的扭蓋和金屬套管的維護，熱電阻絲不易被有害介質(zhì)所侵蝕。
4.隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)。
5.生產(chǎn)現(xiàn)場不會引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。 5)防腐熱電阻采用PTFE防腐材質(zhì)。
6.作為整體保護套或兩節(jié)式套管，也可以直接在保護管上作該材質(zhì)的防腐處理，分噴涂、燒結(jié)和套管密封三種形式。
7.適用于在強堿的腐蝕性介質(zhì)中進行測量，耐溫250℃，固定安裝形勢也可采用相同PTFE材質(zhì)的固定螺紋。
8.依據(jù)丈量溫度范圍和側(cè)量對象，選擇恰當(dāng)?shù)臒犭娕嫉男吞枴⒁?guī)格以及維護管資料。

區(qū)分方法

工作原理是由兩種不同材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，每當(dāng)兩端存在溫度傳梯時，就會產(chǎn)生一個回路，而這個回路中就會有電流通過，而這時兩端之間就存在電能，而這個電能就叫熱電動勢，這就是的賽貝克效應(yīng) (Seebeckeffect）。
兩種不同材質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，而這里，如果溫度高的那一端為正常的工作端，反之，溫度低的那一端就是自由端了，自由端通常的情況下，他是處于一個恒溫的狀態(tài)下的。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。
在熱電偶整個回路當(dāng)中，如果接入第三種金屬材料時，而該材料兩個接點的溫度一樣的時候，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電動勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測量溫度時要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償正常。與測量儀表連接用專用補償導(dǎo)線。
K熱電偶是目前在500℃以上的測溫區(qū)用量的金屬熱電偶，其用量是其他金屬熱電偶的總和。今天我們就來了解一下鎧裝熱電偶怎么分正負(fù)極。
首先我們來了解什么是正負(fù)極。正極(KP)的名義化學(xué)成分為：Ni:Cr≈90:10,負(fù)極(KN)的化學(xué)成分為：Ni:Si≈97。負(fù)極材料具有鐵磁性,可以用于區(qū)分正負(fù)極.
K型熱電偶線性度好、熱電動勢較大，所以能用于氧化性、惰性氣氛中。但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氛圍之中。它的正極為含鉻10%的鎳鉻合金(KP)，負(fù)極為含硅3%的鎳硅合金(KN)。因此，鎧裝熱電偶怎么分正負(fù)極呢？依據(jù)此特性，用磁鐵可以很方便地鑒別出鎧裝熱電偶的正負(fù)極了。
如果之上的方法，其他的熱電偶的正負(fù)極，也是非常的簡單的就能區(qū)分的。

失效

鎧裝熱電偶的陶瓷細(xì)孔被封堵元件就會失效，往往采用通電除塵的方法來處理，但效果不夠理想，且在易燃易爆環(huán)境下不能使用，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。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。熱電動勢與工作端溫度成單值函數(shù)關(guān)系。各種熱電偶溫度與熱電動勢關(guān)系的分度表都是在冷端溫度為零時作出的，為此采用特殊的補償導(dǎo)線使冷端延長。
主要失效形式，一是由振動引起的導(dǎo)線斷裂及熱電偶斷裂，二是由于彎折引起的熱電偶短路或斷接。

應(yīng)用

通常和顯示儀表，記錄儀表，電子計算機等配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的0-1300度范圍內(nèi)液體，蒸汽和氣體以及固體表面溫度。

特點

1 熱響應(yīng)時間少，減少動態(tài)誤差；
2 可彎曲安裝使用；
3 測量范圍大；
4 機械強度高，耐壓性能好；

測溫范圍

類別	代號	分度號	套管外徑mm	常用溫度℃	使用溫度℃	允許偏差
						測量范圍℃	允差值
鉑銠10-鉑	WRPK	S	≥Φ3	1100	1200	0-1200	±1.5℃或±1.5%t
鎳鉻-銅鎳	WREK	E	≥Φ3	600	700	0-700	±2.5℃或±0.75%t
鎳鉻-鎳硅	WRNK	K	≥Φ3	800	950	0-900	±2.5℃或±0.75%t
銅-銅鎳	WRCK	T	≥Φ3	350	400	小于-200	未作規(guī)定
						-40-350	±0.75%t
鐵-銅鎳	WRFK	J	≥Φ3	500	600	0-600	±2.5℃或±0.75%t

注："t"為被測溫度的值。

國際溫標(biāo)

a、 溫度的范圍： 熱力學(xué)溫度是基本功手物理量，它的單位開爾文，定義為水 三相點的熱力學(xué)溫度的1/273.16，使用了與273.15K（冰點）的差值來表示溫度，因此仍保留這個方法。根據(jù)定義，攝氏度的大小等于開爾文，溫差亦可用攝氏度或開爾文來表示。國際溫標(biāo)ITS-90同時定義國際開爾文溫度（符號 T90）和國際 攝氏溫度（符號t90）。
b、國際溫標(biāo)ITS-90的通則：ITS-90由0.65K向上到 普朗克輻射定律使用單色輻射實際可測量的溫度。ITS-90是這樣制訂的即在全 量程，任何于溫度采納時T的估計值，與直接測量熱力學(xué)溫度相比T90的測量要方便的多，而且更為精密，并且有很高的復(fù)線性。
c、ITS-90的定義：
溫區(qū)為0.65K到5.00K之間，T90由3He和4He的 蒸汽壓與溫度的關(guān)系式來定義。
第二溫區(qū)為3.0K到氖 三相點（24.5661K）之間T90是氦 氣體溫度計來定義。
第三溫區(qū)為平蘅氫三相點（13.8033K）到銀的凝固點（961.78℃）之間，T90是由鉑電阻溫度計來定義，它使用一組規(guī)定的定義內(nèi)插法來分度。銀凝固點（961.78℃）以上的溫區(qū)，T90是按 普朗克輻射定律來定義的，復(fù)現(xiàn)儀器為光學(xué)溫度計。

安裝需知

1、壓塊安裝高度必須一致，通常在層面以上150~200mm處;
2、壓塊焊接要求用三面點焊，熱偶插入口不要點焊，側(cè)面點焊要注意別將制動螺絲給焊死了;
3、管道壁溫應(yīng)該上下對稱安裝;
4、鎧裝熱電偶必須插入到位，止動螺絲緊到位;
5、鎧裝熱電偶引出建議使用小槽盒;
6、鎧裝熱電偶固定必須使用 不銹鋼絲替代;
7、鎧裝熱電偶與爐墻接口處必須包扎，然后穿入自制的保護管引出;
8、為了預(yù)防鍋爐的沉降，建議使用過渡接線盒，然后再用對應(yīng)補償導(dǎo)線連接至前置器;
9、爐墻與前置器的橋架或者保護管不應(yīng)是封閉式的，要預(yù)防高熱流直接進前置器而損壞了里面的元件(天津電建就因為沒有注意，造成了前置器的損壞);
10、前置器安裝位置不能過遠(yuǎn)，否則熱偶長度不夠;
11、接線應(yīng)該正確，可靠。

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關(guān)鍵詞：熱電偶 傳感器 熱電阻 溫度計