(1)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 所謂標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指工藝較成熟,能成批生產(chǎn),性能優(yōu)良,應(yīng)用廣泛并已列入工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的幾種熱電偶。同一型號的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶可以互換,并具有統(tǒng)一的分度表,使用很方便,具有與其配套的顯示儀表可供使用。
目前國際上有8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,熱電動熱與溫度的關(guān)系(熱電特性)。其中,溫度的測量范圍是指熱電偶在良好的使用環(huán)境下允許測量溫度的極值,實際使用中,特別長期使用時,一般允許測量的溫度上限是極限值的60-80%。熱電偶熱電動勢與溫度之間存在非線性,使用時就進(jìn)行修正。
1)鉑銠10——鉑熱電偶(S型)。這種熱電偶在1300℃(有的國家規(guī)定為1400℃)以下溫度范圍可以長期使用。在良好的環(huán)境下可短期測量1600℃的高溫。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中,S型熱電偶準(zhǔn)確度等級更高,穩(wěn)定性更好,且測溫區(qū)域?qū)?,使用壽命長,可用于精密測量和作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶,適用于氧化性和惰性氣氛中。但價格昂貴,熱電動勢小,靈敏度低,熱電特性曲線非線性較大,不適于還原性氣氛和含有金屬或非金屬蒸氣的氣氛中。
2)鉑銠13——鉑熱電偶(R型)。R型熱電偶相比熱電動勢稍大(在約在15%),但靈敏度仍不高,其他特點(diǎn)相同。
3)鉑銠30——鉑銠6熱電偶(B型)。由于B型熱電偶的兩熱電極均為鉑銠合金,因此又稱為雙鉑銠熱電偶,可長期測量1600℃的高溫,短期可測1800℃的高溫。它的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定,測量精度高,適于在氧化性和惰性氣氛中使用,也適合在真空中短期使用。但B型熱電偶在還原性氣氛中易被鋟蝕熱電動勢小,靈敏度比S型熱電偶還低,且價格昂貴。由于在低溫時熱電動勢極小,因此在50℃以下不需要對冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
4)鎳鉻——鎳硅熱電偶(K型)。這是一種在工業(yè)中廣泛使用的廉金屬熱電偶,長期使用測溫上限可達(dá)1000℃,短期測量可達(dá)1300℃,適合于氧化性和惰性氣氛中使用。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高(每變化1℃熱電勢變化0。04mv),熱電動勢是S型的4-5倍,熱電特性接近線性,復(fù)現(xiàn)性好,抗氧化性強(qiáng),輻射影響較小,故常被用于核工業(yè)測溫。缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低,不適用于還原氣氛。
5)鎳鉻硅——鎳硅熱電偶(N型)。N型熱電偶是一種新型鎳基合金測溫材料,也是國際上近20年來在廉金屬熱電偶合金材料研究方面取得的惟一重大成果。N型熱電偶的測溫范圍為-200 ~ 1300℃,長期使用測溫上限為1200℃,短期為1300℃。其優(yōu)點(diǎn)是:在相同條件下,尤其在1100 ~ 1300℃的高溫條件下,N型熱電偶的高溫穩(wěn)定性及使用壽命較K型熱電偶有成倍的提高,且與S型熱電偶接近,但其價格僅為S型的1/20;在1300℃以下,高溫抗氧化能力強(qiáng),耐核輻射能力強(qiáng),耐低溫性能也好,可用于其他金屬熱電偶的熱電特性線性過于勉強(qiáng)的場合;在400 ~ 1300℃整個溫度范圍內(nèi),有全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)廉金屬熱電偶和部分取代S型熱電偶的趨勢。但N型熱電偶材料較硬,難于加工,在低溫范圍內(nèi)(-200 ~ 400℃)的非線性誤差較大。
6)鐵——康銅(J型)。這是工業(yè)中應(yīng)用普遍的熱電偶,它價格低廉,靈敏度較高,測量范圍較方,在氧化或還原氣氛中均可使用,多用于化工廠的溫度檢測。J型熱電偶的測量上限,在氧化氣氛中為750℃,在還原性氣氛中為950℃。但高溫條件下,鐵熱電極的氧化速度加快,因此長期使用溫度不宜超過538℃,并且要選用粗線徑的熱電偶叢。
7)鎳鉻——康銅(E型)。這是種在標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中靈敏度更高的熱電偶,可測微小溫度的變化,是一種較重要的低溫?zé)犭娕肌_m宜在 -200 ~ +900℃范圍內(nèi)的氧化性和惰性線性氣氛中使用,尤其適宜在0℃以下使用。在濕度較高的情況下,較其他熱電偶耐腐蝕,價格較K型熱電偶便宜。其缺點(diǎn)是熱電均勻性較差,不能用于還原性介質(zhì)中。
8)銅——康銅(T型)。這種熱電偶是幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中便宜的一種,適用于在 -200 ~ +400℃范圍內(nèi)測溫。優(yōu)點(diǎn)是熱電極絲的均勻性好,熱電動勢較大,線性度好,在低溫下具有良好的穩(wěn)定性,可用于測量 -200℃左右的低溫,在0 ~ 100℃內(nèi)可作為二級標(biāo)準(zhǔn)儀器。但復(fù)現(xiàn)性較差,抗氧脂性差,在氧化性氣氛中長時間測量不宜超過300℃。
以上8種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶中,前3種屬于貴金屬熱電偶,后5種屬于廉金屬熱電偶。
(2)非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶包括鎢錸系、鉑銠系和銥銠系熱電偶等,使用較為普遍的是第一種。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶雖然也有熱電偶度表,但一個熱電偶有一個分度表,分度表不能共用。
1)鎢鱗第熱電偶。這是一種應(yīng)用較多已定型的熱電偶,特點(diǎn)是熱電動勢大,靈敏度高,適宜在干氫、真空和惰性氣氛中使用,但不適宜在還原性氣氛、潮濕的氫氣及氧化性氣氛中使用。鎢錸系熱電偶的更高使用溫度一般為2400℃,若不受絕緣材料的限制,還可用來測量更高的溫度列入我國國家標(biāo)準(zhǔn)化的鎢錸系熱電偶有鎢錸3——鎢錸25、鎢錸5——鎢錸26
,其長期使用溫度范圍為300 ~ 2000℃。我國鎢錸資源豐富,鎢錸熱電偶價格便宜,可部分取代貴金屬熱電偶,它是高溫領(lǐng)域中很有前途的測溫元件。
2)非金屬熱電偶。近幾年來,非金屬熱電偶的發(fā)展是引人注目的。其特點(diǎn)是:熱電動勢和熱電動勢率大大超過金屬電偶,熔點(diǎn)高,測溫上限高于金屬熱電偶,可用于氧化性和碳性氣氛中等。此類熱電偶目前較成熟的有:石墨-碳化鈦熱電偶和碳化硼-石墨熱電偶等。但非金屬熱電偶有復(fù)現(xiàn)性極差、脆性在、體積大各輸出線性等到缺點(diǎn),尚需在今后的研究中予以解決。