热电偶

如下图所示，热电偶是两种不同的金属材料或半导体材料连接成的传感器件。因此所有热电偶都是由两种材料组成的。

标准热电偶

热电偶的材料分两种，一种是指已大量生产和使用，工艺稳定，性能符合专业标准或国家标准，同时具有同一份度表的热电偶材料，这种热电偶被称为标准热电偶；

其中，国际电工委员会对公认的性能较好的热电偶材料制订了统一的标准，目前共有8种标准化热电偶，分别为：

铂铑10-铂热电偶：分度号为S，属于贵重金属热电偶，正极为含铑10%含铂90%的铂铑合金，亮白较硬；负极为纯铂，亮白柔软。

短期工作温度可达1600℃，长期工作温度为0~1300℃；

优点：测量精度高，物理化学稳定性好，耐热性、耐氧化、耐腐浊性良好；

具有较优越的精确度，由于精度等级高，一般用于准确度要求较高的高温测量；

再现性良好，可以作为标准使用。

缺点：热电动势值小，从而使灵敏度较低；

在还元性气体环境较脆弱；

补偿导线误差大；

价格比较高昂，经济成本较高。

铂铑13-铂热电偶：分度号为R，属于贵重金属热电偶，正极为含铑13%含铂87%的铂铑合金，亮白较硬；负极为纯铂，亮白柔软。

R分度号与S分度号相比除热电动势大15％左右， 其它性能二者几乎完全相同。

铂铑30-铂铑6热电偶：分度号为B，属于贵重金属热电偶，正极为含铑30%含铂70%的铂铑合金，亮白较硬；负极为为含铑6%含铂94%的铂铑合金，亮白稍软。

短期工作温度可达1800℃，长期测量温度范围0-1600℃， 自由端在0-50℃ 内可以不用补偿导线。

优点： 是一种比较理想的测高温热电偶，可以短时间测量1 800℃的高温；

在常温下热电动势非常小不需补偿导线；

具有良好的耐氧化、耐腐浊性；

耐热性与机械强度较R型优良。

缺点：中低温环境中，热电动势极小， 600℃以下测定温度非常不准确；

热电动势的直线性不好；

属于贵金属，价格高昂。

镍铬-镍硅热电偶：分度号为K，正极为镍铬（镍90%铬10%），不亲磁；负极为镍硅（镍97%硅3%），稍亲磁（因此可以用磁铁进行判断）。

短期工作温度可达1300℃，长期工作温度为0~1200℃。

优点：此种热电偶的热热电动势的线性度好，误差一般在6~8℃；

900℃以下耐氧化性良好；

在金属热电偶中，它是非贵重金属中性能最稳定的一种，价格便宜，应用很广。

缺点：不适用于还原性气体环境，特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体，在这种情况下，只能测量500℃以下温度；

低温环境下，非线性误差较大。

镍铬硅-镍硅热电偶：分度号为N，正极为镍铬硅（镍84%铬14%硅2%），不亲磁；负极为镍硅（镍95%硅5%），稍亲磁（因此可以用磁铁进行判断）。

短期工作温度可达1300℃，长期工作温度为-200~1200℃。

优点：热电动势的线性良好；

1200℃以下耐氧化性良好；

耐热温度较K型高，

价格便宜。

缺点：不适用于还原性气体环境；

热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大。

镍铬-康铜热电偶：分度号为E，正极是镍铬（镍90%铬10%），暗绿；负极为康铜（铜55%镍45%），亮黄；

短期工作温度可达800℃，长期工作温度为-200~760℃。

优点：它是热电势最大的一种热电偶，测量准确度较高，现有热电偶中感度最佳的，价格低廉。

缺点：极易氧化，不适用于还原性气体环境。

铜-康铜热电偶：分度号为T，正极是纯铜，红色；负极为康铜（铜55%镍45%），亮黄；

短期工作温度可达400℃，长期工作温度为-200~350℃。

优点：低温下特性良好，灵敏度高，是在低温下应用得很普遍的热电偶，稳定性好，再现性 良好，高精度，可使用于还元性气体环境，并且价格低廉。

缺点：使用温度限度低；

正极易氧化；

热传导误差大。

铁-康铜热电偶：分度号为J，正极是纯铁，亲磁（可用磁铁判断）；负极为康铜（铜55%镍45%），不亲磁；

短期工作温度可达1200℃，长期工作温度为-200~750℃。

优点：可以在还元性气体环境中使用；

热电动势较K热电偶的热电动势大20%；

线性度好，价格比较便宜，适用于中温区域。

缺点：正极易生锈，不能勇于高温或含硫的介质中使用，而且再现性不佳。

需要指出的是，由于S型、K型、B型热电偶适合于在强的氧化性和弱的还原性气氛中使用，而J型和T型热电偶则适合于弱氧化性和还原性气氛，若使用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。

非标准热电偶

另一种热电偶的生产工艺还不够成熟，在应用范围和数量上均不如标准化热电偶，没有统一的分度表，也没有配套显示仪表。这些热电偶多以满足某些特殊测量要求，比如超高温、极低温、高真空或核辐射环境。这类热电偶被称为非标准热电偶。

常见的非标准热电偶主要有以下几种：

钨铼3-钨铼25/钨铼5-钨铼26热电偶：这种热电偶推荐测温范围为0~3000℃。

优点：在高温热电偶中是最好的，低温时可塑性较好，稳定性较好。

缺点：复现性差，需要单独分度。

适用：真空、还原或中性环境中。

钨-钨铼26热电偶：这种热电偶推荐测温范围为0~3000℃。

优点：测温上限最高，电动势率较大。

缺点：复现性差，需要单独分度；

暴露在空气中时，钨易发脆。

适用：真空、还原或中性环境中。

铂铑20-铂铑5热电偶：这种热电偶推荐测温范围为500~1700℃。

优点：测温上限比S型高，稳定性好，不需要冷端补偿。

缺点：易受金属蒸汽污损，电动势率小。

适用：真空、氧化或中性环境中。

铂铑40-铂铑20热电偶：这种热电偶推荐测温范围为1000~1850℃。

优点：测温上限较高，稳定性和复现性好，可忽略冷端影响。

缺点：易受金属蒸汽污损，电动势率小。

适用：真空、氧化或中性环境中。

铱铑-铱热电偶：这种热电偶推荐测温范围为1000~2200℃。

优点：唯一能在1850℃以上的氧化气氛中使用的热电偶。

缺点：稳定性和复现性一般，寿命短，容易发脆，易受铁污损，电动势率小。

适用：真空、氧化或中性环境中。

钨-钼热电偶：这种热电偶推荐测温范围为1200~2400℃。

优点：价格不贵，可用于还原性气氛中。

缺点：电动势率低，在1200℃热电动势的极性转向，易受碳、氧、硅污损。

适用：真空、还原或中性环境中。

炭化硼-石墨热电偶：这种热电偶推荐测温上限为2200℃。

优点：电动势率高，物理化学性能稳定，价格低廉，结构简单。

适用：含碳或中性环境中。