熱電偶作為溫度測量儀表中的常用測溫元件,其測溫范圍及特性一直是工業(yè)測量領(lǐng)域關(guān)注的重點。熱電偶通過直接測量溫度,并將溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,再通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度,這一過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)雜的測溫環(huán)境。
首先,熱電偶的測溫范圍因其材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異而有所不同。一般而言,熱電偶的測溫范圍從低溫到高溫不等,滿足各種工業(yè)測溫需求。具體來說,常見的熱電偶類型包括S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型和T型等,每種類型的熱電偶都有其獨特的測溫范圍和適用環(huán)境。
S型熱電偶,即鉑銠10-鉑熱電偶,其測溫范圍通常為0~1300℃(也有資料表明其測溫范圍可達(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型熱電偶的熱電動勢值相對較小,補(bǔ)償導(dǎo)線誤差較大,且價格較高。在還原性氣體環(huán)境中,S型熱電偶的性能也會受到一定影響。
R型熱電偶,即鉑銠13-鉑熱電偶,其測溫范圍同樣為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型熱電偶的熱電動勢值同樣較小,補(bǔ)償導(dǎo)線誤差大,且價格比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受到一定影響。
B型熱電偶,即鉑銠30-鉑銠6熱電偶,其測溫范圍相對較廣,通常為0~1600℃(也有資料表明其測溫范圍可達(dá)300~1800℃)。B型熱電偶在氧化性氣氛中測溫表現(xiàn)優(yōu)異,測溫上限高,穩(wěn)定性好。此外,B型熱電偶的熱電動勢在常溫環(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勢極小,600℃以下測定溫度不準(zhǔn)確。同時,B型熱電偶的熱電動勢值較小,熱電動勢之直線性不佳,且價格較高。
K型熱電偶,即鎳鉻-鎳硅熱電偶,其測溫范圍為-200~1300℃(也有資料表明其測溫范圍為-50~1200℃)。K型熱電偶在氧化和中性氣氛中測溫表現(xiàn)良好,測溫范圍寬,熱電動勢與溫度關(guān)系近似線性,熱電動勢大,價格相對較低。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產(chǎn)生誤差。
N型熱電偶,即鎳鉻硅-鎳硅熱電偶,其測溫范圍為-270~1300℃。N型熱電偶在1200℃以下耐氧化性良好,熱電動勢之直線性良好。然而,N型熱電偶同樣不適用于還原性氣體環(huán)境,且熱電動勢與貴金屬熱電偶相比較時變化較大。
E型熱電偶,即鎳鉻-康銅熱電偶,其測溫范圍為-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,其測溫范圍為-210~1000℃(也有資料表明其測溫范圍為-40~750℃)。J型熱電偶可使用于還原性氣體環(huán)境,熱電動勢較K熱電偶大20%,價格較便宜,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,其測溫范圍為-270~400℃(也有資料表明其測溫范圍為-400~350℃)。T型熱電偶在低溫下特性良好,熱電動勢之直線性良好,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。
除了上述常見的熱電偶類型外,還有一些特殊類型的熱電偶,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)境下的測溫,測溫范圍通常為0~2200℃。
此外,非金屬熱電偶也是一類特殊的熱電偶。非金屬熱電偶具有熱電勢大、熔點高等特點,如石墨-碳化鈦熱電偶可在含碳和中性氣氛中測量高達(dá)2000℃的高溫;碳化硼-石墨熱電偶則堅硬耐磨、耐高溫、抗氧化,在600~2000℃范圍內(nèi)線性好且熱電勢大。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,熱電偶的測溫范圍因其類型及材質(zhì)的不同而有所差異。在選擇熱電偶時,需要根據(jù)具體的測溫環(huán)境、測溫范圍及精度要求等因素進(jìn)行綜合考慮。同時,還需要注意熱電偶的穩(wěn)定性、耐氧化性、耐腐濁性以及價格等因素。只有選擇合適的熱電偶類型,才能確保測溫結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
熱電偶作為溫度測量儀表中的重要元件,其測溫范圍及特性對于工業(yè)測量領(lǐng)域具有重要意義。通過選擇合適的熱電偶類型并注意其使用和維護(hù)方法,可以確保測溫結(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。