熱電偶的結(jié)構(gòu)

熱電偶是應(yīng)用熱電效應(yīng)的一種感溫元件。工業(yè)用熱電偶通常由熱電極、絕緣子、保護(hù)套管及接線盒組成。為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定工作，其結(jié)構(gòu)上要求組成熱電偶的兩個熱電極焊接必須牢固，彼此之間應(yīng)有很好的絕緣，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠等。

    (1)熱電極

    熱電極是組成熱電偶的兩種不同的導(dǎo)體，分為正熱電極和負(fù)熱電極，構(gòu)成熱電偶兩熱電極的金屬絲或合金絲稱為熱電偶絲。熱電極根據(jù)熱電效應(yīng)的基本原理，任意兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體都可作為熱電極組，組成一支熱電偶。但實際情況并不如此，熱電極材料需要經(jīng)過嚴(yán)格選擇，滿足一定的要求，如以下幾方面。

    ①在測溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性，不易被氧化或腐蝕，其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定，不隨時間變化。

    ②在測溫范圍內(nèi)熱電勢與溫度成單值函數(shù)關(guān)系，并盡可能呈線性關(guān)系；當(dāng)溫度變化時，熱電勢變化大。

    ③電阻溫度系數(shù)要小，電導(dǎo)率要高，這樣電極電阻小，電阻隨溫度變化也小。

    ④復(fù)制性要好，這樣便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性。

    ⑤材料組織均勻、要有韌性，便于加工成絲。

    ⑥對于工業(yè)使用來講，還要有經(jīng)濟(jì)性，價格相對便宜。

要*上述這些條件，實際是很困難的，所以要在不同的測溫條件下采用不同的熱電極材料。

    (2)絕緣子

兩熱電極之間要求有良好的絕緣，絕緣子就是用于防止兩根熱電極短路，通常采用套管形式，所以也稱絕緣套管。不同絕緣子材料的特性決定了其可以應(yīng)用的測溫范圍，常見的如表所示。

  (3)保護(hù)套管

    為延長熱電偶的使用壽命，使之免受化學(xué)和機(jī)械損傷，通常將熱電極(含絕緣套管)裝入保護(hù)管內(nèi)，起到保護(hù)、固定和支撐熱電極的作用。保護(hù)管的材料應(yīng)有較好的氣密性，使熱電偶電極不直接與被測介質(zhì)接觸，這樣不僅可延長熱電偶的壽命，還可起到支撐和固定熱電極、增加其強(qiáng)度的作用。保護(hù)管的材料本身還應(yīng)物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生對熱電極的腐蝕，在高溫環(huán)境使用時，耐高越和抗振性能良好。熱電偶保護(hù)管及絕緣選擇是否合適，將直接影響到熱電偶的使用壽命和測量的準(zhǔn)確度，被用作保護(hù)竹的材料主要分金屬和非金屬兩大類。

    (4)接線盒

    熱電偶的接線盒用來固定接線座和連接外接導(dǎo)線之用，還可起著保護(hù)熱電極免受外界侵蝕。接線盒一般由鋁合金制成，為了適應(yīng)不同的測溫要求和使用條件，熱電偶具有多種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)被測介質(zhì)溫度對象和現(xiàn)場環(huán)境條件要求，可以設(shè)計成普通型、鎧裝型、防濺型、防水型、防爆型、薄膜型、表面型、浸入型等。發(fā)電廠熱工儀表中常用熱電偶主要有普通型和鎧裝型兩種。

    普通型熱電偶主要用來測量氣體、蒸汽和液體等介質(zhì)的溫度，根據(jù)測溫范圍及環(huán)境的不同。所用熱電偶電極和保護(hù)套管的材料也不同，但因使用條件基本類似，所以這類熱電偶已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。按其安裝時的連接方法可分為螺紋連接和法蘭連接兩種。

    鎧裝熱電偶是將熱電偶絲裝在有絕緣材料的金屬套管中被加工成可彎曲的堅實組合體，它分為單支、雙支。鎧裝熱電偶具有體積小、熱容量小、動態(tài)響應(yīng)快、可撓性好、強(qiáng)度高、耐壓、耐振、耐沖擊等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程。

    鎧裝熱電偶測量端結(jié)構(gòu)形式有露端型、接殼型和絕緣型三種基本形式，這三種形式結(jié)構(gòu)的特點如表所示。

鎧裝熱電偶三種測量端結(jié)構(gòu)形式及特點