在热处理生产中温度是一个重要的参数,实现的温度测量与控制,对提高热处理质量十分重要。温度的测量和控制主要使用测温元件和显示仪表。测温元件主要包括热电偶、热电阻、辐射高温计和光学高温计等。显示仪表主要有毫伏计、电子电位差计等。
热电偶的工作原理
将两种不同的导体连接成闭合回路,只要两端有温度差,回路中就有电流通过,产生的相应电动势称为热电势,这种现象称为温差效应。
热电偶就是根据这一效应测量温度的,热电偶工作原理如图所示:

热电势的大小与导体的材料和两端的温度差有关,不同的导体材料产生热电势的大小不同。当导体材料一定时,两端的温度差越大,产生的热电势越大。而且热电势的大小不受导体的长短和直径大小的影响。
热电偶的结构组成热电偶的两根不同导体A和B称为热电极,这两根导线的一端焊接在一起称为热端或工作端,测温时此端处于被测介质中,另一端称为冷端或自由端,接入二次仪表或电测设备。
热电偶结构图如图所示:

(1)热电极:普通金属热电极的直径一般为0.5-3.2mm,长度有安装条件决定,特别是根据工作端在介质中的插入深度来决定。偶丝的材料根据测量温度的范围而定。
(2)绝缘管:绝缘管用于防止两根电极间短路,其材料根据测温介质和温度的高低而定。常见的有瓷管和高温陶瓷,结构有单孔、双孔和四孔三种。
(3)保护管:为防止热电极受到有害介质的化学侵蚀和外界碰撞,在热电偶外面加装保护管进行保护,常用的有陶瓷管和不锈钢管。
(4)接线盒:用于热电偶和补偿导线的连接和保护,通常用铝铸成。
(5)补偿导线:各种热电偶有各自的补偿导线,这是为了将热电偶的冷端远离热源,使测量更加准确、方便。
热电偶的种类我国生产的热电偶符合国际IEC标准的有6种,其分度号有S、B、K、E、J、T。常见热电偶的种类及分度号见图
热电偶名称 |
分度号 |
热电极材料 |
测量温度℃ |
误差 |
极性 |
成分 |
长期用 |
短期用 |
铂铑10-铂 |
S |
+ |
铂90铑10 |
0-1300 |
0-1600 |
I级±1℃ II级±1.5℃ |
- |
铂100 |
铂铑30-铂6 |
B |
+ |
铂70铑30 |
0-1600 |
0-1800 |
I级±0.25℃ II级±0.5℃ |
- |
铂94铑6 |
镍铬-镍铝 |
K |
+ |
铬10镍90 |
900 |
1200 |
I级±1.5℃ II级±2.5℃ |
- |
镍97铝3 |
镍铬-铜镍 |
E |
+ |
镍90铬10 |
600 |
800 |
I级±1.5℃ II级±2.5℃ |
- |
镍44铜56 |
铁-铜镍 |
J |
+ |
铁100 |
600 |
800 |
|
- |
铜60镍40 |
铜-铜镍 |
T |
+ |
铜100 |
200-400 |
|
I级±0.5℃ II级±1℃ |
- |
铜镍 |
使用热电偶的注意事项(1)热电偶的工作端和补偿端要避开强磁场和强电场,补偿导线应装入接地的铁管中。
(2)要选择正确反应炉子温度的位置安装。
(3)插入炉膛的深度一般不小于保护管直径的8-10倍
(4)使用时要避免急冷急热,以防保护管破裂。
(5)保持热电偶使用在合格状态下,要定期效验。