当前位置 ： 首页 > 专业知识
温度传感器说明
 
※　热电偶介绍说明

 

一、工作原理

     热电偶的工作原理是：两种不同的金属导体A和B一端焊接在一起作为测温端T0,一端（正负极）直接接在仪表（或通过补偿导线连接仪表）作为冷端T，当两端产生温差。如T0＞T，在回路中就会产生热电动势（mV信号）,再由仪表把热电动势转化为温度值显示出来。
  
     热电偶的热电动势将随着测温端温度升高而升高，热电动势的大小只与热电偶导体材质（分度号）及两端温差有关，和热电偶丝的长度、直径无关。

 

二、结构原理

     热电偶按其结构原理分为两大类，即装配式和铠装式。装配式热电偶探杆部分由含陶瓷绝缘的热电偶丝（或含有机绝缘层的热电偶线）与保护管组装而成的，其特点是生产工艺简单，反应较慢。而铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘氧化镁粉套保护管由机械经多次一体拉制而成的，其具有能弯曲、热响应快等优点。不管哪种热电偶都是管径越细反应速度越快。
三、各种分度号特性

①、镍铬-镍硅热电偶（分度号为K）
     该种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，它的负极亲磁性强，它具有使用温度宽，热电电动势与温度的关系近似线性,价格较便宜，是目前用量最大的热电偶。最高使用温度可达1300℃，适用于在氧化性及惰性气氛中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃。1000℃～1300℃高温稳定性较N型热电偶差，在250℃～550℃范围内短期热循环稳定性不好，在室温至230℃范围内,尤其在磁场中使用常出现与时间无关的热电动势干扰。虽有以上缺点，但因时间问题，目前仍是最常用的热电偶。

②、镍铬硅-镍铬镁（分度号为N）
     这是一种新型镍基合金测温材料，在1300℃以下高温抗氧化性强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能好。在-200℃～1300℃范围内有全面取代其余四种普通热电偶与部分替代S/R型热电偶的趋势，长期使用温度为1200℃，短期为1300℃，特别是在1000℃～1300℃范围内使用寿命较K型有成倍提高。

③、铜-铜镍热电偶（分度号为T）
     该种热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金（康铜）。其主要特点是在五种普通热电偶中，它的准确度最高，热电极丝的均匀性好。使用范围是-200℃～+350℃，但因铜的热电极易被氧化，故在氧化性气氛中使用一般不能超过300℃，因此在-200℃～+300℃范围内测量精度要求高的场合可以使用此热电偶。

④、铁-铜镍热电偶 （分度号为J）
     该种热电偶的正极为纯铁，负极为铜镍合金（康铜）。它的特点是价格便宜，既可用于氧化性气氛（使用上限为750℃），也可用于还原性气氛（使用上限为950℃），耐H2及CO气体腐蚀,在含碳或铁的条件下使用也很稳定,多用于化工厂,但在高温(540℃)含硫的气氛中使用，铁热电极易生锈。

⑤、镍铬-铜镍热电偶（分度号为E）
     该种热电偶的正极为镍铬合金，负极为铜镍合金。它最大的特点是五种普通热电偶中其热电动率最大，即灵敏度最高。在要求灵敏度高、热导率低，可容许大电阻的条件下常常选用.适宜在-250℃～+870℃范围内的氧化或惰性气氛中使用,尤其适宜在0℃以下使用，且湿度大的情况下较其它热电偶耐腐蚀。

⑥、铂铑10-铂铑热电偶（分度号为S）
     该种热电偶正极为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂。它的特点是热电性能稳定，抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1400℃，短期（2个小时）使用温度为1600℃，在所有的热电偶中它的准确度等级最高，通常作为标准或作为测量高温的热电偶，但它的缺点是价格昂贵，机械强度较低。不适合在还原性气氛或含金属蒸气的条件下使用。

⑦、铂铑13%-铂热电偶(分度号为R)
     该种热电偶正极含铑13%的铂铑合金，负极为纯铂。同S型热电偶相比热电动热率大15%左右，其它性能几乎完全相同，长期使用温度也是1400℃。

⑧、铂铑30-铂铑6(分度号为B)
     该种热电偶正极为含铑30%的铂铑合金,负极为含铑6%的铂铑合金，因两极均为铂铑合金，故简称双铂铑热电偶。长期使用温度为1600℃，短期（2个小时）使用温度为1800℃。在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。适宜在氧化性或中性气氛中使用，也可以在真空条件下短期使用。即使在还原性气氛下使用，其寿命也是R或S型热电偶的10～20倍。

 标准热电偶的测量精度
  T 型 K、N、J、E 型 R、S 型 B 型
Ⅰ 级精度允差 -40℃～+125℃
±0.5℃		 -40℃～+375℃
±1.5℃		 0℃～1100℃
±1℃		  
125℃～350℃
±0.004·t		 375℃以上
±0.004·t		 1100℃～1600℃
±[1+0.003(t-1100)]℃		  
Ⅱ 级精度允差 -40℃～+133℃
±1℃		 -40℃～+333℃
±2.5℃		 0℃～+600℃
±1.5℃		  
133℃～350℃
±0.0075·t		 333℃以上
±0.0075·t		 600℃～1600℃以上
±0.0025·t		 600℃～1700℃
±0.0025·t
 注意： ①"t"为实际测量值，例如T型Ⅰ级测300℃时允许最大误差是±(0.004×300℃)＝±1.2℃。
           ② 允差，指的是允许的最大误差，不是真正误差，我司产品的误差值大部份远低于最大误差。
           ③ K、N型热电偶Ⅰ级精度最高只能到1000℃，Ⅱ级最高只能到1200℃。

 

 

※  热电阻介绍说明

 

一、工作原理

     热电阻是利用导体或半导体(感温元件)的电阻值随温度的变化而变化的原理来测温的，按其感温元件材料不同分为铂热电阻、铜热电阻、镍热电阻，但后两种非常少用，在这里不作介绍。铂热电阻按其在0℃时的电阻值不同分为五种分度号：PT100、PT10、PT20、PT500、PT1000；但在工业上大部份都是用PT100的，其它四种为一些特殊场合使用，PT100指的是0℃时电阻值为100Ω的铂热电阻。PT100铂热电阻元件的测温范围是-200℃～+850℃，常用是-200℃～+650℃。（做成完整产品时能测多高温度还要看引线、绝缘层以及保护管的耐温范围）。

 

二、结构原理

     热电阻按其结构原理不同分为两大类：装配式、铠装式。装配式热电阻由感温元件焊接低电阻引线套陶瓷绝缘（或含绝缘层的铜芯线）与保护管组装而成。其特点：生产工艺较简单、反应慢、机械强度低，而铠装式热电阻是将感温元件装入经压制密实的氧化镁粉绝缘、有内引线的金属套管内，焊接感温元件与内引线后，再将装有感温元件的金属套管端头填充、焊封成坚实整体的热电阻。热电阻的引线有两线制、三线制、四线制三种，两线制配线简单、设计费用低，但会增加引线电阻的附加误差，很少用。三线制可以消除内引线电阻的影响，大部份采用这种方式。四线制一般用于高精度测量，此种引线方式不仅可消除内引线电阻，而且消除连接导线电阻的影响。
 

PT100热电阻的测量精度
PT100 A级精度允差
±(0.15±0.002·t)		 B级精度允差
±(0.30±0.005·t)		 注：t为实际测量值
  注：①A级的允许偏差不适用于t＞650℃的温度范围，不适合采用二线制的铂热电阻。
　　  ②允差，指的是允许的最大误差，不是真正误差，我司产品的误差值大部份远低于最大误差。

 

 

※  热电偶/热电阻常用螺纹

 

一、产品简介

    目前热电偶的常用螺纹的有五种类型：55°锥管螺纹（PT）、55°管螺纹（PF）、60°公制螺纹(M)、60°英制螺纹（UNC）、60°美标锥管螺纹（NPT），其中PT锥管螺纹、PF管螺纹与M公制螺纹比较常用。PT锥管螺纹与PF管螺纹用同一个规格表，差别在于PT螺纹是有锥度的，而PF螺纹是没有锥度的。PT锥管螺纹也叫用螺纹密封的管螺纹（有些  也用R或ZG表示），PF管螺纹也叫非螺纹密封的管螺纹（有些也用G表示）。M公制螺纹也叫米制普通螺纹，UNC英制螺纹相当于英寸制普通螺纹，NPT锥管螺纹也叫美国标准锥管螺纹。以下为四种比较常用螺纹规格表：

 

 

二、管螺纹

锥管螺纹 管螺纹 螺纹大径D 每英寸牙数N 螺距P 可适用的管径
PT1/8 PF1/8 9.728 28 0.907 φ6或小于
PT1/4 PF1/4 13.157 19 1.337 φ8或小于
PT3/8 PF3/8 16.662 19 1.337 φ10或小于
PT1/2 PF1/2 20.955 14 1.814 φ12或小于
PT3/4 PF3/4 26.441 14 1.814 φ16或小于
PT1 PF1 33.249 11 2.309 φ22或小于
  注：实际使用过程中φ3～φ8的管大部分用PT1/4，φ9.5～φ12的管大部分用PT1/2，φ16的管大部分用PT3/4。

 

三、公制螺纹

公称直径
D		 螺距P   公称直径
D		 螺距P
粗牙 细牙 粗牙 细牙
6 1 0.75 20 2.5 2、1.5、1
8 1.25 1、0.75 22 2.5 2、1.5、1
10 1.5 1.25、1、0.75 24 3 2、1.5、1
12 1.75 1.5、1.25、1 27 3 2、1.5、1
14 2 1.5、1.25、1 30 3.5 2、1.5、1
16 2 1.5、1 33 3.5 3、2、1.5
18 2.5 2、1.5、1 36 4 3、2、1.5
  公制螺纹用M表示,螺距为粗牙的，螺距可以省略不标,而螺距为细牙的必须标注,如:M6和M6×0.75,M6是螺距为1的螺纹,M6×0.75是螺距0.75的螺纹,热电偶常用螺纹有M6、M8、M12×1.5、M16×1.5、M20×1.5、M27×2、M33×2。

 

四、英制螺纹

公称中径(大径) 螺距   公称中径(大径) 螺距
in mm 牙/in P(mm) in mm 牙/in P(mm)
1/4 6.200 20 1.270 9/16 14.080 12 2.117
5/16 7.780 18 1.411 5/8 15.650 11 2.309
3/8 9.360 16 1.588 3/4 18.810 10 2.540
7/16 10.930 14 1.814 7/8 21.960 9 2.822
1/2 12.500 12 2.117 1 25.110 8 3.175

 

 

※  热电偶/热电阻保护管

 

一、金属保护管

材 质 特 性
奥氏体
不锈钢		 304型   18Cr8Ni不锈钢。耐热耐蚀性能优良，在氧化气氛下，可用到900℃。由于渗碳作用，致使其抗蚀能力降低，使用温度降为430℃～540℃。在-185℃～790℃范围内，有良好的机械强度。
主要用于化工、食品、塑料、石油工业。它是一种典型的热电偶保护管材料，有80%以上的热电偶采用此保护管。抗硫、抗还原性能差。
310S型   25Cr-20Ni不锈钢。含镍、铬高，耐热性能优良，抗硫能力低，在氧化气氛下，可用至1150℃。主要用于发电厂锅炉，可达980℃。
316型   18Cr-12Ni-Mo不锈钢。含钼，在氧化气氛下可用到930℃。适用范围与304型相同。耐热、耐酸、碱浸蚀性能优良。
347型 18Cr-9Ni-Nb-Fe不锈钢。常用温度900℃。因加Nb，抗晶界腐蚀性强。
铁素体
耐热钢		 446型   在氧化性气氛下使用温度为1090℃，具有优异的耐高温腐蚀及抗氧化能力。主要适用于淬火炉、氮化炉和退火炉，盐浴及铅、锡、巴氏合金熔体，含硫气氛。还可用于均热炉、锌熔炉、废气锅炉、水泥窑出口、沥青混合煅烧炉、玻璃窑烟道等。不适于含碳气氛。
镍基变形
高温合金		 GH3030   化学成分（质量分数，%）为19～22Cr、0.15～0.35Ti，余Ni。具有优良的抗腐蚀及抗氧化性能，良好的工艺性能与满意的焊接性能，常用温度为1150℃。
化学成分类同于美国Inconel 600。
GH3039   化学成份（质量分数，%）为18～22Cr、1.8～2.3Mo、0.9～1.3Nb、0。3Fe，余Ni。加入Mo、Nb等元素进行固熔强化，在800℃以下具有足够的持久强度和冷热疲劳性能。常用温度为1150℃。
GH747   具有良好的高温抗氧化性能及高温强度。
因科内尔
耐热耐蚀
合金
（Ni-Cr-Fe）
（Inconel）		 600型   在氧化性气氛下可用至1150℃，在还原性气氛下最高使用温度降至1040℃。在含硫气氛下，使用温度不能超过540℃。主要用于渗碳炉、退火炉、盐浴炉、高炉热风管、余热锅炉、矿石焙烧炉、水泥窑排烟道、煅烧炉、玻璃窑烟道管。
601型   其用途与600型相同，但高温下抗氧化、抗硫腐蚀能力强，使用温度可1260℃。
800型   在氧化性气氛下，可用至1090℃，与600型相似，但不适用于氮化炉、氢氧化物熔体。抗硫腐蚀能力超过600型。

 

二、非金属保护管

材 质 特 性
石 英   使用温度可达1090℃，热膨胀系数小，耐热冲击性能强，响应速度快，耐酸性能好，耐碱性能差，可透过氢及还原性气体。用于金、银熔体或高温火焰测量。
莫来石
（3Al O ·2SiO ）		   使用温度可达1510℃，机械强度低，耐热冲击性较强，在BaCl 熔盐中可用到1290℃，耐熔融金属及可燃性气体腐蚀，耐金属氧化物及碱腐蚀性能差，应垂直安装。水平安放时，要有支撑。适用于高温陶瓷、热处理及玻璃行业。
氧化铝
（质量分数为96%）		   使用温度可达1760℃，机械强度、耐热冲击性中等。可用于真空感应炉。其他用途同莫来石。
刚 玉
Al O 质量分数为99.5%)		   在有支撑的条件下，使用温度可达1870℃，耐熔融金属腐蚀，气密性好，耐热冲击性能较差。适用于高温加热炉及各种耐火材料炉窑等。
碳化硅   耐化学腐蚀性能好，热导率大，高温下变成导体。因气密性不好，使用时要加不透气的内保护管构成复合管。高温氮化是影响寿命的主要问题。可用于玻璃熔体、高炉渣及有色金属熔体。
氮化硅   使用温度为1000℃，耐酸式盐腐蚀，耐热冲击性优异，机械强度低。耐有色金属腐蚀。如：铝、黄铜、铅、锡、锌，还可用于化工企业及盐浴炉。
氧化锆   使用温度为1900℃，在高温下成为导体。耐碱、碱性渣及特殊的玻璃熔体腐蚀。
硼化锆   使用温度为1600℃，气密性好，良好的导热、导电性能和化学稳定性，耐热冲击性较纯氧化物有所改善。
氧化镁   在空气中到1700℃仍很稳定，高温下，蒸气压大，在还原性气氛中，使用温度要低于1700℃，1800℃以上受卤素及含硫气氛腐蚀，耐金属熔体腐蚀性能较氧化铝差。
二硅化钼   使用温度为1600℃，抗氧化、耐高温、耐热冲击、气密性好。在还原性气氛及腐蚀介质中，亦具有较高的化学稳定性。
石墨   常用温度为1500℃，最高可达2300℃，耐高温、耐热冲击性能良好、易氧化。在碱性腐蚀介质中，亦有良好的稳定性。