熱電偶作為溫度測(cè)量?jī)x表中的常用測(cè)溫元件,其測(cè)溫范圍及特性一直是工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。熱電偶通過(guò)直接測(cè)量溫度,并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),再通過(guò)電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度,這一過(guò)程不僅要求熱電偶具備高精度和穩(wěn)定性,還要求其能適應(yīng)各種復(fù)雜的測(cè)溫環(huán)境。
首先,熱電偶的測(cè)溫范圍因其材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異而有所不同。一般而言,熱電偶的測(cè)溫范圍從低溫到高溫不等,滿足各種工業(yè)測(cè)溫需求。具體來(lái)說(shuō),常見(jiàn)的熱電偶類(lèi)型包括S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型和T型等,每種類(lèi)型的熱電偶都有其獨(dú)特的測(cè)溫范圍和適用環(huán)境。
S型熱電偶,即鉑銠10-鉑熱電偶,其測(cè)溫范圍通常為0~1300℃(也有資料表明其測(cè)溫范圍可達(dá)-20~1600℃)。S型熱電偶具有優(yōu)良的耐熱性、安定性和再現(xiàn)性,以及較高的精確度。此外,它還具有良好的耐氧化和耐腐濁性能,因此常被用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。然而,S型熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)值相對(duì)較小,補(bǔ)償導(dǎo)線誤差較大,且價(jià)格較高。在還原性氣體環(huán)境中,S型熱電偶的性能也會(huì)受到一定影響。
R型熱電偶,即鉑銠13-鉑熱電偶,其測(cè)溫范圍同樣為0~1300℃。與S型熱電偶相似,R型熱電偶也具備優(yōu)良的耐熱性、安定性和精確度,以及良好的耐氧化和耐腐濁性能。然而,R型熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)值同樣較小,補(bǔ)償導(dǎo)線誤差大,且價(jià)格比S型熱電偶更高。此外,在還原性氣體環(huán)境中,R型熱電偶的性能也會(huì)受到一定影響。
B型熱電偶,即鉑銠30-鉑銠6熱電偶,其測(cè)溫范圍相對(duì)較廣,通常為0~1600℃(也有資料表明其測(cè)溫范圍可達(dá)300~1800℃)。B型熱電偶在氧化性氣氛中測(cè)溫表現(xiàn)優(yōu)異,測(cè)溫上限高,穩(wěn)定性好。此外,B型熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)在常溫環(huán)境下非常小,因此不需要補(bǔ)償導(dǎo)線。然而,B型熱電偶在中低溫域的熱電動(dòng)勢(shì)極小,600℃以下測(cè)定溫度不準(zhǔn)確。同時(shí),B型熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)值較小,熱電動(dòng)勢(shì)之直線性不佳,且價(jià)格較高。
K型熱電偶,即鎳鉻-鎳硅熱電偶,其測(cè)溫范圍為-200~1300℃(也有資料表明其測(cè)溫范圍為-50~1200℃)。K型熱電偶在氧化和中性氣氛中測(cè)溫表現(xiàn)良好,測(cè)溫范圍寬,熱電動(dòng)勢(shì)與溫度關(guān)系近似線性,熱電動(dòng)勢(shì)大,價(jià)格相對(duì)較低。然而,K型熱電偶的穩(wěn)定性不如B型和S型熱電偶,且不適用于還原性氣體環(huán)境。此外,K型熱電偶受短范圍排序之影響會(huì)產(chǎn)生誤差。
N型熱電偶,即鎳鉻硅-鎳硅熱電偶,其測(cè)溫范圍為-270~1300℃。N型熱電偶在1200℃以下耐氧化性良好,熱電動(dòng)勢(shì)之直線性良好。然而,N型熱電偶同樣不適用于還原性氣體環(huán)境,且熱電動(dòng)勢(shì)與貴金屬熱電偶相比較時(shí)變化較大。
E型熱電偶,即鎳鉻-康銅熱電偶,其測(cè)溫范圍為-270~1000℃。E型熱電偶在熱電偶中感度最好,與J熱電偶相比耐熱性良好,適于氧化性氣體環(huán)境。此外,E型熱電偶價(jià)格低廉。然而,E型熱電偶同樣不適用于還原性氣體環(huán)境。
J型熱電偶,即鐵-康銅熱電偶,其測(cè)溫范圍為-210~1000℃(也有資料表明其測(cè)溫范圍為-40~750℃)。J型熱電偶可使用于還原性氣體環(huán)境,熱電動(dòng)勢(shì)較K熱電偶大20%,價(jià)格較便宜,適用于中溫區(qū)域。然而,J型熱電偶易生銹,再現(xiàn)性不佳。
T型熱電偶,即銅-康銅熱電偶,其測(cè)溫范圍為-270~400℃(也有資料表明其測(cè)溫范圍為-400~350℃)。T型熱電偶在低溫下特性良好,熱電動(dòng)勢(shì)之直線性良好,再現(xiàn)性良好,高精度。然而,T型熱電偶的使用溫度限度較低,且熱傳導(dǎo)誤差較大。
除了上述常見(jiàn)的熱電偶類(lèi)型外,還有一些特殊類(lèi)型的熱電偶,如鎢錸3-鎢錸25熱電偶(WRe3/25型)和鎢錸5-鎢錸26熱電偶(WRe5/26型)等。這些特殊類(lèi)型的熱電偶適用于惰性氣體、氫氣及真空等特殊環(huán)境下的測(cè)溫,測(cè)溫范圍通常為0~2200℃。
此外,非金屬熱電偶也是一類(lèi)特殊的熱電偶。非金屬熱電偶具有熱電勢(shì)大、熔點(diǎn)高等特點(diǎn),如石墨-碳化鈦熱電偶可在含碳和中性氣氛中測(cè)量高達(dá)2000℃的高溫;碳化硼-石墨熱電偶則堅(jiān)硬耐磨、耐高溫、抗氧化,在600~2000℃范圍內(nèi)線性好且熱電勢(shì)大。然而,非金屬熱電偶的復(fù)現(xiàn)性較差,機(jī)械強(qiáng)度較低。
綜上所述,熱電偶的測(cè)溫范圍因其類(lèi)型及材質(zhì)的不同而有所差異。在選擇熱電偶時(shí),需要根據(jù)具體的測(cè)溫環(huán)境、測(cè)溫范圍及精度要求等因素進(jìn)行綜合考慮。同時(shí),還需要注意熱電偶的穩(wěn)定性、耐氧化性、耐腐濁性以及價(jià)格等因素。只有選擇合適的熱電偶類(lèi)型,才能確保測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
熱電偶作為溫度測(cè)量?jī)x表中的重要元件,其測(cè)溫范圍及特性對(duì)于工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域具有重要意義。通過(guò)選擇合適的熱電偶類(lèi)型并注意其使用和維護(hù)方法,可以確保測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,為工業(yè)生產(chǎn)提供有力的支持。