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K型熱電偶

簡介

檢出(測溫)元件熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。必須配二次儀表，其優(yōu)點是：

測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

2根據(jù)溫度測量范圍及精度，選用相應(yīng)分度號的熱電偶

使用溫度在1300~1800℃，要求精度又比較高時，一般選用B型熱電偶；要求精度不高，氣氛又允許可用鎢錸熱電偶，高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶；使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶；在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶，低于400℃一般用E型熱電偶；250℃下以及負(fù)溫測量一般用T型電偶，在低溫時T型熱電偶穩(wěn)定而且精度高。

測量范圍及允許誤差范圍

注：t為感溫元件實測溫度值（℃）電場強度越高，因而接觸電勢也就越大。這樣將1產(chǎn)生的溫差熱電勢通過連接導(dǎo)線2在顯示儀表3中顯示出來。

時間常數(shù)

熱電偶公稱壓力：一般是指在工作溫度下保護管所能承受的靜態(tài)外壓而破裂。

熱電偶 最小插入深度：應(yīng)不小于其保護套管外徑的8－10倍（特列產(chǎn)品例外）

絕緣電阻：當(dāng)周圍空氣溫度為15－35℃，相對濕度<80%時絕緣電阻≥5兆歐（電壓100V）。具有防濺式接線盒的熱電偶，當(dāng)相對溫度為93± 3℃ 時，絕緣電阻≥0.5兆歐（電壓100V）

高溫下的絕緣電阻：K型

熱電偶在高溫下，其熱電極（包括雙支式）與保護管以及雙支熱電極之間的絕緣電阻（按每米計）應(yīng)大于下表規(guī)定的值。

分度表

溫度單位：℃ 電壓單位：mV) 參考溫度點：0℃(冰點)

產(chǎn)品資料

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K型熱電偶選型資料

ITS-90國際溫度標(biāo)準(zhǔn)(JIS C 1602-1995,ASTM E230-1996,IEC 584-1-1995)

熱電偶安裝注意點

(1)熱電偶應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時應(yīng)有保護套管，以方便檢修和更換。

(2)熱電偶的冷端應(yīng)處在同一環(huán)境溫度下，應(yīng)使用同型號的補償導(dǎo)線，且正負(fù)要接對。

(3)測量管道內(nèi)溫度時，元件長度應(yīng)在管道中心線上(即保護管插入深度應(yīng)為管徑的一半)。

(4)溫度動圈表安裝時，開孔尺寸要合適，安裝要美觀大方。

(5)高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補償線。

(6)要根據(jù)不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度大于100℃時，應(yīng)選擇熱電偶，小于100℃時選擇熱電阻。

(7)接線要合理美觀，表針指示要正確。

K型熱電偶熱響應(yīng)時間的測量

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測量K型熱電偶的熱響應(yīng)時間實際上是比較復(fù)雜的，不同的試驗條件會產(chǎn)生不同的測量結(jié)果，這是由于受周圍介質(zhì)的換熱率影響，換熱率高，則熱響應(yīng)時間就短。
　　為了使熱電偶的熱響應(yīng)時間具有可比性，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：熱響應(yīng)時間應(yīng)在專用水流試驗裝置上進行。該裝置的水流速度應(yīng)保持0.4±0.05m/s，初始溫度在5-45℃的范圍內(nèi)，溫度階 躍值為40-50℃。在試驗過程中，水的溫度變化應(yīng)不大于溫度階躍值的±1%。被試熱電偶的置入深度為150mm或設(shè)計的置入深度。
　　由于熱電偶在室溫附近熱電勢很小，熱響應(yīng)時間不容易測出，因此國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可采用同規(guī)格的K型熱電偶的熱電極組件替換其自身的熱電極組件，然后進行試驗。
　　試驗時應(yīng)記錄熱電偶的輸出變化至相當(dāng)于溫度階躍變化50%的時間T0.5，必要時可記錄變化10%的熱響應(yīng)時間T0.1和變化90%的熱響應(yīng)時間T0.9。所記錄的熱響應(yīng)時間，應(yīng)是同一試驗 至少三次測試結(jié)果的平均值，每次測量結(jié)果對于平均值的偏離應(yīng)在±10%以內(nèi)。此外，形成溫度階躍變化所需的時間不應(yīng)超過被測試熱電偶的T0.5的十分之一。記錄儀器或儀表的響 應(yīng)時間不應(yīng)超過被試熱電偶的T0.5的十分之一。

四大定律

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1，均質(zhì)導(dǎo)體定律

熱電偶絲由同一種均質(zhì)材料（導(dǎo)體或半導(dǎo)體）兩端焊接組成閉合回路，無論導(dǎo)體截面如何以及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電勢，溫差電勢相抵消，回路中總電勢為零。

可見，熱電偶必須由兩種不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會產(chǎn)生附加熱電勢。

2，中間導(dǎo)體定律

在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體（第三導(dǎo)體），只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響，這就是中間導(dǎo)體定律。

應(yīng)用：依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實際測溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測溫系統(tǒng)。

有人擔(dān)心用銅導(dǎo)線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢會使測量產(chǎn)生附加誤差。根據(jù)這個定律，是沒有這個誤差的！

3，中間溫度定律

熱電偶回路兩接點（溫度為T、T0）間的熱電勢，等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在溫度為Tn、T0時的熱電勢的代數(shù)和。Tn稱中間溫度。

應(yīng)用：由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系，當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時，不能利用已知回路實際熱電勢E（t，t0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用已知回路實際熱電勢E（t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值，需按中間溫度定律進行修正。初學(xué)者經(jīng)常不按中間溫度定律來修正！

4，參考電極定律

這個定律是專業(yè)人士才研究、關(guān)注的，一般生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)的人士不太了解，簡單說明就是：用高純度鉑絲做標(biāo)準(zhǔn)電極，假設(shè)鎳鉻-鎳鉻熱電偶的正負(fù)極分別和標(biāo)準(zhǔn)電極配對，他們的值相加是等于這支鎳鉻-鎳鉻的值。

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