K型热电偶测温原理

K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

K型热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2mm~4.0mm。

正极(KP)的名义化学成分为:Ni:Cr=90:10，负极(KN)的名义化学成分为:Ni:Si=97:3，其使用温度为-200℃~1300℃。

K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。

K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛。

检出(测温)元件热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。必须配二次仪表，其优点是:

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃(如钨-铼)。

③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

2根据温度测量范围及精度，选用相应分度号的热电偶

使用温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶;要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电偶;使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶;在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶;250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。

测量范围及允许误差范围

注:t为感温元件实测温度值(℃)电场强度越高，因而接触电势也就越大。这样将1产生的温差热电势通过连接导线2在显示仪表3中显示出来。

热电偶公称压力:一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。

热电偶 最小插入深度:应不小于其保护套管外径的8-10倍(特列产品例外)

绝缘电阻:当周围空气温度为15-35℃，相对湿度<80%时绝缘电阻≥5兆欧(电压100V)。具有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为93± 3℃ 时，绝缘电阻≥0.5兆欧(电压100V)

高温下的绝缘电阻:K型 热电偶在高温下，其热电极(包括双支式)与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻(按每米计)应大于下表规定的值。

温度单位:℃ 电压单位:mV) 参考温度点:0℃(冰点)

K型热电偶选型资料

ITS-90国际温度标准(JIS C 1602-1995,ASTM E230-1996,IEC 584-1-1995)

热电偶安装注意点

(1)热电偶应尽量垂直装在水平或垂直管道上，安装时应有保护套管，以方便检修和更换。

(2)热电偶的冷端应处在同一环境温度下，应使用同型号的补偿导线，且正负要接对。

(3)测量管道内温度时，元件长度应在管道中心线上(即保护管插入深度应为管径的一半)。

(4)温度动圈表安装时，开孔尺寸要合适，安装要美观大方。

(5)高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。

(6)要根据不同的温度选择不同的测量元件。一般测量温度大于100℃时，应选择热电偶，小于100℃时选择热电阻。

(7)接线要合理美观，表针指示要正确。

测量K型热电偶的热响应时间实际上是比较复杂的，不同的试验条件会产生不同的测量结果，这是由于受周围介质的换热率影响，换热率高，则热响应时间就短。

为了使热电偶的热响应时间具有可比性，国家标准规定:热响应时间应在专用水流试验装置上进行。该装置的水流速度应保持0.4±0.05m/s，初始温度在5-45℃的范围内，温度阶 跃值为40-50℃。在试验过程中，水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计的置入深度。

由于热电偶在室温附近热电势很小，热响应时间不容易测出，因此国家标准规定可采用同规格的K型热电偶的热电极组件替换其自身的热电极组件，然后进行试验。

试验时应记录热电偶的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间T0.5，必要时可记录变化10%的热响应时间T0.1和变化90%的热响应时间T0.9。所记录的热响应时间，应是同一试验 至少三次测试结果的平均值，每次测量结果对于平均值的偏离应在±10%以内。此外，形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被测试热电偶的T0.5的十分之一。记录仪器或仪表的响 应时间不应超过被试热电偶的T0.5的十分之一。

热电偶丝由同一种均质材料(导体或半导体)两端焊接组成闭合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。

可见，热电偶必须由两种不同的均质导体或半导体构成。若热电极材料不均匀，由于温度梯存在，将会产生附加热电势。

在热电偶回路中接入中间导体(第三导体)，只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。

应用:依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。

有人担心用铜导线连接热电偶冷端到仪表读取mV值，在导线与热电偶连接处产生的接触电势会使测量产生附加误差。根据这个定律，是没有这个误差的!

热电偶回路两接点(温度为T、T0)间的热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。Tn称中间温度。

应用:由于热电偶E-T之间通常呈非线性关系，当冷端温度不为0摄氏度时，不能利用已知回路实际热电势E(t，t0)直接查表求取热端温度值;也不能利用已知回路实际热电势E(t，t0)直接查表求取的温度值，再加上冷端温度确定热端被测温度值，需按中间温度定律进行修正。初学者经常不按中间温度定律来修正!

这个定律是专业人士才研究、关注的，一般生产、使用环节的人士不太了解，简单说明就是:用高纯度铂丝做标准电极，假设镍铬-镍铬热电偶的正负极分别和标准电极配对，他们的值相加是等于这支镍铬-镍铬的值。

中文名称:K型热电偶温度表

英文名称:K type thermocouple thermometer

k型热电偶温度表是以K型热电偶作为一种温度传感器的温度表。一般用单片机作为信号处理和控制的核心。经常采用(1)测量放大电路;

(2)A/D转换电路;

(3)显示电路。

热电偶温度计由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最简单的热电偶温度计示意图。

按右图组成的热电偶温度计，如果将热电偶的热端加热，使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路中就会产生热电势，这种物理现象就称为热电现象(即热电效应)。在热电偶回路中产生的电势由温差电势和相接触电势两部分组成

接触电势:它是两种电子密度不同的导体相互接触时产生的一种热电势。当两种不同的导体A和B相接触时，假设导体A和B的电子密度分别为Na和Nb并且Na>Nb，则在两导体的接触面上，电子在两个方向的扩散率就不相同，由导体A扩散利导体B的电子数比从B扩散到A的电子数要多。导体A失去电子而显正电，导体B获很电子而显负电。因此，在A、B两导体的接触面上便形成一个由A到B的静电场，这个电场将阻碍扩散运动的继续进行，同时加速电子向相反方向运动，使从B到4的电子数增多，最后达到动态平衡状态。此时A、B之间也形成一电位差，这个电位差称为接触电势。此电势只与两种导体的性质相接触点的温度有关，当两种导体的材料一定，接触电势仅与其接点温度有关。温度越高，导体中的电子就越活跃，由A导体扩散到B导体的电子就越多，致使接触面处所产生的电场强度越高，因而接触电势也就越大。

K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。

镍铬偶(K型热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2~4.0mm。

正极(KP)的名义化学成分为:Ni:Cr=90:10，负极(KN)的名义化学成分为:Ni:Si=97:3，其使用温度为-200~1300℃。

K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。

K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛.

1)、铂铑30-铂铑6热电偶(分度号为B)

它也称双铂铑热电偶，是20世纪60年代发展起来的一种典型的高温热电偶。以铂铑30(铂70%，铑30%)为正极、铂铑(铂94%，铑6%)为负极，测温上限长期可达1600℃.短期可达1800℃。其热电特性在高温下更为稳定，适于在氧化性或中性介质中使用，但它产生的热电势小、价格高。在室温下热电势极小(25℃时为-2uv，50℃时为3uv)，因此当冷端湿度在40 C以下范围使用时、一般不需要进行冷端温度补偿。

2)、铂铑10-铂热电偶(分度号为S)

铂铭10为正极，纯铂丝为负极，测温上限长期使用为1300℃，短期可达1600℃，适于在氧化性及中性介质中使用，物理化学性能稳定，耐高温，不易氧化，在所有的热电偶中，它的精度最高.可用于精密温度测量和做基准热电偶。但价格高，热电势小，线性较差，在还原介质及金属蒸汽中使用易于污染变质，在真空下只能短期使用。

3)、镍铬-镍硅热电偶(分度号为K)

镍铬为正极，镍硅为负极，测温上限长期使用为1000℃、短期使用可达1200℃。此热电偶由于正、负极材料中部含镍，故抗氧化性抗腐蚀性好，500℃以下可用于氧化性及还原性介质中。500℃以上只宜在氧化性和中性介质个使用。热电势与温度近似为线性，热电势比铂铑-铂热电偶高3-4倍，价格便宜，应用广泛。

4)、镍铬-康铜热电偶(分度号为E)

镍铬为正极，康铜(含镍40%的铜镍合金)为负极，测温范围为-200-870℃，但在750℃以上只宜短期使用。该热电偶稳定性好，使用条件同K型热电偶，但热电势比K型热电偶高-倍，价格低廉，并可用于低温测量，尤其适宜在0℃以下使用，而正在湿度大的情况下、较其它热电偶耐腐蚀。

5)、铜-康铜热电偶(分度号为T)

该热电偶正极为纯铜，负极为康铜，适用测温范围一般为-200-300℃，短期可达350℃。在廉价金属热电偶中它的精确度高。稳定性好，低温测量灵敏度高，可用于真空、氧化、还原及中性介质中，但由于铜在高温时易氧化，故一般使用时不超过300℃，因铜热电极的热导率高，低温下易引入误差。

6)、铁-康铜热电偶(分度号为J)

该热电偶正极为铁，负极为康铜，一般测温范围为-40-750℃。它是廉价金届热电偶，适用的介质同铜-康铜热电偶，这种热电偶在700℃以下线性非常好，具有较高的灵敏度。由于铁易氧化生锈，故它不能在高温或含硫的介质中使用。

​k型热电偶温度计是以K型热电偶作为一种温度传感器的温度计。K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。

镍铬偶(K型热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2~4.0mm。

正极(KP)的名义化学成分为:Ni:Cr=90:10，负极(KN)的名义化学成分为:Ni:Si=97:3，其使用温度为-200~1300℃。

K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。

K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛.