什么是热电偶?温度测量制造商以易于理解的方式解释原理，类型和选择方法

热电偶用不同金属组合测温

热电偶是由不同类型的金属组合而成的温度传感器。连接两种类型的金属时，如果测量端的触点与基准端之间存在温度差，则会产生电压。利用这个电压求出温度。

有多种类型的热电偶，包括K、N、E、J、T、R、S和B,它们的热电特性取决于所用金属的组合。

什么是塞贝克效应和电动势?

给两种不同的金属施加温度差就会产生电压的现象称为塞贝克效应。这时产生的电压就是热起电力。

热电偶利用热电势与温度之间的关系来确定要测量的温度。由于热电势非常小，因此需要使用适用于热电偶类型的测量仪器和适当的布线。

从热电势中获得温度的机构

热电偶产生的电动势不仅仅取决于温度测量触点的温度。测量仪侧需要考虑基准侧的温度进行修正。这种补偿称为冷触点补偿。

热电偶和热电阻有什么区别？

热电偶和热电阻都是广泛用于接触式温度测量的传感器，但它们的温度检测原理不同。热电偶利用热电效应，而热电阻则利用金属电阻的变化来测量温度。

热电偶适用于测量高温或宽温域，而热电阻则适用于对精度和稳定性要求较高的场合。然而，在实际应用中，选择哪种温度计取决于被测物体、工作环境、响应速度和安装方式。

想从温度传感器整体中整理选择方法时，温度测量仪器的选择方法也可作为参考。

K·N·E·J·T热电偶的特征

K、N、E、J和T是典型的热电偶，用于工业温度测量。特别是K热电偶，虽然使用非常广泛，但不能认为“普通就是K”，而应根据测量温度和使用环境选择合适的类型。

每种传感器的热电特性、适用温度范围和环境要求各不相同。实际选型时，应查阅适用的标准和所用传感器的规格，并选择最适合测量条件的类型。

R·S·B热电偶的特征

R、S和B热电偶是热区温度测量的候选热电偶。虽然它用于高温炉等，但不是简单地决定“R·S·B,因为它是高温”，而是考虑测量温度，使用时间，气氛，必要的稳定性，保护结构等。

热电偶的种类不能只根据温度范围来决定。

确定热电偶类型时，首先确认温度范围很重要。但这还不够。合适的配置取决于环境，如氧化性和还原性，腐蚀性气体，连续使用时间，所需的测量精度，响应速度等。

比较每种类型的特征

有关具体可测量范围和公差，请参考适用的标准，例如 JIS 标准以及您实际使用的产品的规格。

什么是铠装热电偶？

铠装热电偶是一种温度传感器，其结构是将热电偶导线包裹在金属护套内，并在导线周围紧密填充氧化镁（MgO）等无机绝缘材料。由于其易于小型化，并能确保绝缘性、气密性和抗振性，因此被广泛应用于各种工业领域。

护套外径、长度、护套材料、热电偶类型和测温触点结构有多种选择。根据所需的响应性、耐用性和安装条件考虑组合。

什么是固体封装热电偶？

固体封装热电偶是一种相对坚固耐用的工业温度传感器，它将热电偶导线和绝缘材料封装在保护管内。由于其结构和尺寸与铠装热电偶不同，因此在选择时不仅要考虑响应速度，还要考虑机械强度、工作环境和安装条件。

通用型、被覆型等根据用途的构造

热电偶有铠装型，包括护套式热电偶、通用型涂层热电偶。涂层热电偶热电偶导线外包裹着一层乙烯基或玻璃棉，使用时无需封装在保护管内。

换句话说，必须将“热电偶类型”和“传感器结构”视为单独的选择条件。

接地型、非接地型、露出型的区别

适合的结构取决于您对响应性、绝缘、耐用性或环境的重视程度。

① 决定测量什么，在哪里测量

首先要检查的不仅是“测量多少°C”，还要测量什么温度，在哪里测量。适用于固体表面/内部，大气，气体，液体等的传感器的形状和安装方法将发生变化。

② 根据测量温度限定热电偶的种类

组织暴露于最低温度、正常工作温度、最高温度、临时峰值温度和更高温度的时间。特别是在高温应用中，重要的是分别考虑“瞬间达到的温度”和“长时间保持的温度”。

③ 从使用环境中选择材质

确认氧化性、还原性气氛、腐蚀性气体、振动、湿气、压力等。在高温用途中，不仅热电偶芯线，护套和保护管的材质也很重要。

护套和保护管使用不锈钢和耐热合金等各种材质。每种材质的耐热性、耐氧化性、耐腐蚀性等各不相同，所以不能只根据名称来决定，要根据温度、气氛、使用时间等条件来选择。

④ 从所需的响应速度中选择结构和外径

在温度变化快的工序中，传感器的响应性非常重要。通常，较小的感温区可以减少热容量，从而更容易提高响应速度。

另一方面，细径化的话，机械条件也会改变。不仅要考虑响应性，还要考虑振动、强度、安装方法、使用温度等的平衡。

⑤ 确认所需的精度

“能够测量”和“能够以所需的精度测量”是不同的。整理工序中容许的误差，不仅要考虑热电偶的容许误差，还要考虑测量仪器、配线、安装的影响。

⑥ 确定尺寸和安装方法

确认外径、传感器长度、插入长度、法兰、螺纹、压缩配合、固定方法等。除了安装在设备上之外，重要的是能够将感温部适当地放置在要测量的位置。

安装尺寸不仅与“是否安装在设备上”有关，还与测量性能有关，例如温度传感器是否可以正确放置在要测量的位置。

⑦ 确认配线、端子、连接的测量仪器

我们将检查热电偶到测量仪器的布线距离、补偿线和延长线、接线盒、电缆、屏蔽、噪声环境以及是否需要防爆保护。我们将选择测量系统，该系统不仅包括热电偶本身，还包括与之连接的显示、记录仪、控制器和转换器。

在高温、氧化性环境下长时间测量

高温用途时，除热电偶种类外，还要确认护套、保护管材质和使用环境。即使在相同的测量温度下，根据氧化性、还原性等环境和连续使用时间，适合的材质也会变化。在高温下长时间使用时，不仅要考虑耐热性，还要考虑耐氧化性和经时的材质变化。

测量较小的区域和较小的对象

对于小型元件或狭小空间，传感器本身的尺寸就成为测量的限制因素。小直径铠装热电偶是插入狭窄空间或测量小型物体温度的可行选择。

测量急剧的温度变化

如果需要快速响应，请检查护套直径和测温触点结构。通常，通过减小护套直径来降低感温区的热容量，可以更快地响应温度变化。另一方面，需要兼顾机械强度和耐久性等。

此外，还有“超细铠装热电偶”可用于测量极小部件的温度。测量微小物体时，还必须考虑传感器本身对目标温度的影响。

在振动、腐蚀等恶劣环境下测量

在振动和腐蚀性环境中，不仅要考虑热电偶芯线，还要考虑护套，保护管，固定方法，端子部分。特别是长期使用的设备，耐久性和维护性也是选择条件。

在炉·热处理工序中测定

对于炉和热处理设备，不仅要考虑高温，还要考虑气氛，温度分布，长时间使用引起的劣化，测量值的记录和校正。

与其仅仅选择一个传感器，不如将其视为一系列温度管理步骤——测量→记录→控制→验证精度——这样更容易组织必要的组件。

什么是冷触点补偿?

热电偶根据温度测量触点和基准侧之间的温度差产生电动势。因此，测量仪侧需要考虑基准侧的温度进行修正。这是冷触点补偿。

为什么需要补偿导线/延长导线?

如果热电偶与测量仪器分开安装，则需要延长布线。选择与所用热电偶类型相对应的补偿或延长导线非常重要。

补偿线和延长线适用于不同类型的热电偶，因此请勿混用不同类型的热电偶，并按照所用设备的标准和规格进行连接。

如果你弄错了极性会怎么样?

热电偶具有极性。正负极接反会导致热电偶无法正确处理温度变化信号，从而产生不正常的显示。连接传感器、导线、接线端子和测量仪器之前，请务必检查它们的极性。

防止布线噪音引起的误差

由于热电偶信号微弱，容易受到环境电噪声的干扰。应考虑针对设备环境采取相应的应对措施，例如将线路与电力线等噪声源隔离，并根据需要使用屏蔽。

安装位置、插入深度对测量值的影响

即使传感器本身没有问题，如果安装位置不正确，也无法正确捕捉要测量的温度。特别是在管道和炉子中，热量从测量点泄漏到周围结构可能会导致测量误差。

在选择热电偶的同时，检查插入深度，固定方法和周围热量的影响是重要的。

在高温下使用时热电偶的特性会发生变化

使用热电偶时，芯线状态可能会发生变化，从而导致热电势特性发生变化。特别是在高温下长时间使用时，检查测量值的变化非常重要。

氧化·还原·腐蚀性气氛的影响

热电偶的劣化不仅受温度的影响，还受周围环境的影响。氧化性、还原性、渗碳性、氮化性、腐蚀性等条件会改变热电偶极丝、护套和保护管的老化程度。

即使在相同温度下使用，如果氧化/还原性，渗碳/氮化性，燃烧炉等条件不同，合适的材料和结构也会发生变化。

注意保护管、护套的老化

检查传感器时，不仅要检查热电偶芯线，还要检查护套和保护管的腐蚀、变形、磨损等。如果外部保护结构损坏，内部热电偶也会受到影响。

根据使用条件和测量结果判断更换时间

热电偶的寿命不能一概而论为“几年”。因为使用温度、使用时间、氛围、热循环、振动等不同。

在实际工作中，将使用记录、外观检查、异常值的发生、过去的校正结果、工程的重要程度等组合起来，决定检查、校正、更换的周期。

检查和校正有什么不同?

检查是从外观、断线、安装状态等确认传感器是否能正常使用的作业。

校正是与基准温度进行比较，确认与测量值的差的工作。我分别考虑“移动”和“显示正确的值”。

热电偶校正要检查什么?

在所需的温度点与基准进行比较，确认测量系统的差异。具体校准方法和范围取决于热电偶的类型、用途和精度要求。

校正周期怎么定?

校正周期不一样。根据使用温度、使用环境、工程的重要度、过去的校正结果、公司内部基准、规格要求等来决定。

不仅考虑传感器，还考虑整个测量系统

实际温度测量涉及多个元件，包括热电偶、线路、转换器、显示、记录仪和控制器。因此，根据需要验证整个测量系统的可靠性至关重要。