北京华瑞日升科技有限公司
一、温度传感器
温度传感器工作原理及特点
※ 工作原理
将两种不同的金属导体焊接在一起，构成闭合回路，如在焊接端(即测量端)加热产生温差，则在回路中就会产生热电动势，此种现象称为塞贝克效应(Seebeck-effcck)。如将另一端(即参考端)温度保持一定(一般为0℃)，那么回路的热电动热则变成测量端温度的单值函数。这种以测量热电动热的方法来测量温度的元件，即两种成对的金属导体，称为热电偶。热电偶产生的热电动势，其大小仅与热电极材料及两端温差有关，与热电极长度、直径无关。
※ 特点
热电偶同其它种温度计相比具有如下特点：
A．优点
● 热电偶可将温度量转换成电量进行检测。
对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便。
● 结构简单，制造容易。
● 价格便宜。
● 惯性小。
● 准确度高。
● 测温范围广。
● 能适应各种测量对象的要求(特定部位或狭小场所)，如点温和面温的测量。
● 适于远距离测量和控制。
B．缺点
● 测量准确度难以超过0.2℃。
● 必须有参考端，并且温度要保持恒定。
● 在高温或长期使用时，因受被测介质影响或气氛腐蚀作用(如氧化、还原)等而发生劣化。
热电偶材料
热电偶材料按分度号分为B、R、S、N、K、E、J、T及WRe3-WRe25、WRe5-WRe26，10个标准形式，尚有其它非标准丝材可供选择。
※ 标准化热电偶的主要性能
名称 | 铂铑10-铂 铂铑13-铂 | 铂铑30-铂铑 | 镍铬-镍硅 | 镍铬-康铜 | 铁-康铜 | 铜-康铜 | 镍铬硅-镍硅镁 | |||||||||||||||||
分度号 | S，R | B | K | E | J | T | N | |||||||||||||||||
稳定性 | F0.5 1400℃/200h 1084.88℃ 变化£ ±12mV (约1℃) | F0.5 1600℃/200h 1600℃ 变化£ ±47mV (约4℃) | F0.3/800℃ F0.5/900℃ F0.8,1.0 /1000℃ F1.2,1.6 /1100℃ F2.0,2.5 /1200℃ F3.2/1200℃ 200h 变化£ ±0.75%t | F0.3,0.5 /450℃ F0.8,1.0,1.2 /550℃ F1.6,2.0/ 650℃ F2.5/750℃ F3.2/850℃ 200h 变化£ ±0.75%t | F0.3,0.5 /400℃ F0.8,1.0,1.2 /500℃ F1.6,2.0 /600℃ F2.5,3.2 /750℃ 200h 变化£ ±0.75%t | F0.2/200℃ F0.3,0.5 /250℃ F1.0/300℃ F1.6/400℃ 00h 变化£ ±0.4%t | F0.3/800℃ F0.5/900℃ F0.8,1.0 /1000℃ F1.2,1.5 /1100℃ F2.0,2.5 /1200℃ F3.2/1300℃ 250h 变化£ ±0.75%t | |||||||||||||||||
允差 | I | 0～1100℃ ±1℃ 1100～1600℃ ±[1+0.003 (t-1100)] ℃ | ¾ | -40～375℃ ±1.5℃ 375～1000℃ ±0.4%t | -40～375℃ ±1.5℃ 375～800℃ ±0.4%t | -40～375℃ ±1.5℃ 375～750℃ ±0.4%t | -40～125℃ ±0.5℃ 125～250℃ ±0.4%t | -40～375℃ ±1.5℃ 375～1000℃ ±0.4%t | ||||||||||||||||
II | 0～600℃ ±1.5℃ 600～1600℃ ±0.25%t | 600～1700℃ ±0.25%t | -40～300℃ ±2.5℃ 333～1200℃ ±0.75%t | -40～333℃ ±2.5℃ 333～900℃ ±0.75%t | -40～333℃ ±2.5℃ 333～750℃ ±0.75%t | -40～133℃ ±1℃ 133～350℃ ±0.75%t | -40～333℃ ±2.5℃ 333～1200℃ ±0.75%t | |||||||||||||||||
III | ¾ | 600～800℃ ±4℃ 800～1700℃ ±0.5%t | -167～40℃ ±2.5℃ -200～-167℃ ±1.5%t | ¾ | -67～40℃ ±1℃ -200～-67℃ ±1.5%t | -167～40℃ ±2.5℃ -200～-67℃ ±1.5%t | ||||||||||||||||||
最高使用 温度 ℃ 长期®短期 | F0.5 1300～1600 | F0.5 1600～1800 | F0.3 700～800 F0.5 800～900 F0.8,1.0 900～1000 F1.2,1.6 1000～1100 F2.0,2.5 1100～1200 F3.2 1200～1300 | F0.3 350～450 F0.8,1.0,1.2 450～550 F1.6,2.0 550～650 F2.5 650～750 F3.2 750～900 | F0.3,0.5 300～400 F0.8,1.0,1.2 400～500 F1.6,2.0 500～600 F2.5,3.2 600～750 | F0.2 150～200 F0.3,0.5 200～250 F1.0 250～300 F1.6 350～400 | F0.3 700～800 F0.5 800～900 F0.8,1.0 900～1000 F1.2,1.6 1000～1100 F2.0,2.5 1100～1200 F3.2 1200～1300 | |||||||||||||||||
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热电偶的使用(下列内容对选择和使用热电偶会有所帮助)
※ 标准化热电偶的特性
热电偶种类 | 优 点 | 缺 点 |
B | 适于测量1000℃以上的高温 ‚常温下热电动势极小，可不用补偿导线 ƒ抗氧化、耐化学腐蚀 | 在中低温领域热电动势小，不能用于600℃以下 ‚灵敏度低 ƒ热电动势的线性不好 |
R.S | 精度高、稳定性好，不易劣化 ‚抗氧化、耐化学腐蚀 ƒ可作标准 | 灵敏度低 ‚不适用于还原性气氛(尤其是H2、金属蒸气) ƒ热电动势的线性不好 „价格高 |
N | 热电动势线性好 ‚1200℃以下抗氧化性能良好 ƒ短程有序结构变化影响小 | 不适用于还原性气氛 ‚同贵金属势电偶相比时效变化大 |
K | 热电动势线性好 ‚1000℃下抗氧化性能良好 ƒ在廉金属热电偶中稳定性更好 | 不适用于还原性气氛 ‚同贵金属热电偶相比时效变化大 ƒ因短程有序结构变化而产生误差 |
E | 在现有的热电偶中，灵敏度最高 ‚同J型相比，耐热性能良好 ƒ两极非磁性 | 不适用于还原性气氛 ‚热导率低具有微滞后现象 |
J | 可用于还原性气氛 ‚热电动势较K型高20%左右 | 铁正极易生锈 ‚热电特性漂移大 |
T | 热电动势线性好 ‚低温特性好 ƒ产品质量稳定性好 „可用于还原性气氛 | 使用温度低 ‚铜正极易氧化 ƒ热传导误差大 |
二、热电阻
热电阻工作原理及特点
工作原理
工业用热电阻分铂热电阻和铜热电阻两大类。
热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部份(感温元件)是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。当被测介质中有温度发生变化时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质中的平均温度。
特点
与其它温度计比较，热电阻具有如下特点：
A． 优点
· 准确度高。在所有常用温度计中，它的准确度最高，可达1mk。
· 输出信号大，灵敏度高。如在0℃用Pt100铂热电阻测温，当温度变化1℃时，其电阻值约变化0.4W，如果通过电流为2mA，则其电压输出为800mV左右。由此可见，热电阻的灵敏度较热电偶高一个数量级。
· 测温范围广，稳定性好。在振动小而适宜的环境下，可在很长时间内保持0.1℃以下的稳定性。
· 无需参考点。温度值可由测得的电阻值直接求出。
· 输出线性好。只用简单的辅助回路就能得到线性输出，显示仪表可均匀刻度。
B. 装配式热电阻的缺点
· 采用细金属丝的热电阻元件抗机械冲击与振动性能差。
· 元件结构复杂，制造困难大，尺寸较大，因此，热响应时间长。
· 不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。
热电阻主要性能指标
名称 | 铂电阻 | 铜电阻 |
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分度号 | Pt100 | Cu50 | Cu100 | ||
测温范围 | -200～500℃ | -50～100℃ | |||
允许偏差 | A级 | ±(0.15+0.002-t∣) ℃ | ±(0.30+0.006-t∣) ℃ | ||
B级 | ±(0.30+0.005-t∣) ℃ | ||||
★ 金属保护管材料及特点
种 类 | 钢 号 | 化 学 成 分 % | 常用温度(℃) | 特 性 |
钛 | TB35 | 0.2Fe-Ti | 250 | 在低温下耐蚀，尤其耐海水腐蚀 |
黄铜 | C3601 | 59-63 Cu-Zn | 400 | 低温用，加工性能良好 |
镍铜合金 | NCu | 63-70 Ni-Cu | 500 | 强度高，对碱、非氧化性酸及盐水等具有优异的耐蚀性能 |
低碳钢 | STPG | 0.25-0.3C 0.3-1.0Mn余Fe | 600 | 抗氧化性能弱，应在非腐蚀性流体中使用，用玻璃或树脂表面改性后，可提高耐蚀性能 |
高温压力 容器用锻钢 | SFVAF22 | 2.25Cr-1Mo-Fe C£0.15 | 600 | 低碳合金钢，因添加MO、Cr高温下耐蚀性良好 |
奥氏体 不锈钢 | SUS304 | 18Cr-8Ni-Fe | 900 | 应用最广的不锈钢 |
SUS316 | 18Cr-12Ni-2.5Mo-Fe | 900 | 耐孔蚀材料。以海水为主的各种介质较304耐蚀性能优越 | |
SUS310S | 25Cr-20Ni-Fe | 1000 | 抗氧化性能优越，作为耐热钢使用，抗硫化物欠佳 | |
SUS321 | 18Cr-9Ni-Ti-Fe | 900 | 添加TI，抗晶界腐蚀性能强 | |
SUS347 | 18Cr-9Ni-Nb-Fe | 900 | 添加Nb，抗晶界腐蚀性能强 | |
奥氏体、铁素 体不锈钢 | SUS3291 | 25CR-4.5Ni-2Mo | 800 | 具有两相结构，耐酸耐孔蚀性能强，并且具有高强度 |
铁素体 耐热钢 | SUH446 | 25Cr-0.2Ni-0.2C | 1000 | 耐高温腐蚀性能强，至1082℃下，不产生易剥落的铁皮，耐硫腐蚀 |
耐热耐蚀 超合金 | NCF600 | 15.5Cr-72Ni-7Fe | 1050 | 在高温氧化、还原性气氛下，耐蚀性能优越，耐渗碳及氧化性强 |
NCF800 | 20.5Cr-32Ni-44.5Fe Ti-A1-Cu | 1000 | 抗渗碳及内氧化性强，具有稳定的奥氏体结构，耐蚀性良好。其高温强度、蠕变、断裂强度高 | |
镍基耐热 耐蚀合金 | / | 15Cr-52Ni-16Mo 5.5Fe-4W | 1000 | 可用于氧化、还原性气氛，耐酸及混酸腐蚀 |
| 22Cr-48Ni-9Mo 18Fe-1.5Co-0.6W | 1150 | 典型的耐热合金，在1090℃下仍具有很高强度及抗氧化性。在氧化、还原及中性气氛中均耐腐蚀 | |
钴基耐热 耐蚀合金 | / | 28Cr-21Fe-1Si 50Co | 1150 | 耐热冲击，耐磨材料，耐硫化物及钒蚀损，高温强度大 |
耐磨合金 | HR1230 | Ni-Cr-W-Mo-A1 | 800-1200 | 具有极高的强度及耐磨性能，适用于流化床等恶劣的磨损环境 |
铁基合金 | MPT-1 | Fe-Cr | 1000 | 耐铝及铝合金液体液蚀 |
MPT-2 | Fe-Cr | 1000 | 耐氟化物冰晶石腐蚀 | |
耐热合金管 | 3YC52 | Ni45Cr17A1 | 1250 | 使用温度及高温抗氧化性能优于同类高温合金 |
OR1300 | Ni-Cr-W-Mo-A1 |
