[信息与通信]第五章热电式传感器part1.ppt

热电偶材料 用作热电极的材料应具备下面的条件： ① 温度测量范围广。要求在规定的温度测量范围内有较高的测量精确度，有较大的热电动势。温度与热电动势的关系是单值函数，最好是呈线性关系。 ② 性能稳定。要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定，均匀性和复现性好。 ③ 物理化学性能好。要求在规定的温度测量范围内有良好的化学稳定性、抗氧化性或抗还原性能。 满足上述条件的热电偶材料并不很多。我国把性能符合专业标准或国家标准并具有统一分度表的热电偶材料称为定型热电偶材料。 从1988年1月1日起，我国热电偶和热电阻的生产全部按国际电工委员会（IEC）的标准，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。但其中的R型（铂铑13-铂）热电偶，因其温度范围与S型（铂铑10-铂）重合,我国没有生产和使用。 2、 热电偶的种类 (1) 标准型热电偶 (a) 铂铑30-铂铑6热电偶（分度号B） 它的正极是铂铑丝(铂70%，铑30%)，负极也是铂铑丝(铂94%，铑6%)，俗称双铂铑。测量温度最高长期可达1600℃，短期可达1800℃。 优点是材料性能稳定，测量精度高，测温上限高。 缺点是在还原性气体中易被侵蚀，成本高。 铂——pt78，性软，易受机械处理，溶点1772°C，化学性质稳定，但溶于王水（硝酸和盐酸1：3混合）。 铂族元素：钌、锇、铑、铱、钯、铂，溶点都在1500°C以上，性质稳定，在自然界中多以游离态存在。 金——AU79，延展性强，比重19.32,熔点1064°C，在空气中极稳定，不溶于酸或碱，溶于王水及氯化钾、氯化钠溶液中。 (b) 铂铑10-铂热电偶（分度号S） 正极是铂铑丝(铂90%，铑l0%)，负极是纯铂丝。测量温度最高长期可达1300℃，短期可达1600℃，一般用来测量1000℃以上的高温。 优点是材料性能稳定；测量准确度较高，可做成标准热电偶或基准热电偶；抗氧化性强，宜在氧化性、惰性气氛中工作。 缺点是在高温还原性气体中（如气体中含CＯ、H2等）易被侵蚀，需要用保护套管；另外其热电极材料属贵金属，成本较高，热电势也较弱。 国际温标中规定它为630.74~1064.43℃温度范围内复现温标的标准仪器。 正极是镍铬合金(88.4～89.7％镍、9～10％铬，0.6％硅，0.3％锰，0.4～0.7％钴)，负极为镍硅(镍95.7～97％镍,2～3％硅,0.4～0.7％钴)。测温范围为-200~+1300℃。 　优点是测温范围很宽、热电动势与温度关系近似线性、热电动势大、高温下抗氧化能力强、价格低，所以在工业上应用广泛。 (c) 镍铬-镍硅热电偶（分度号K） 　缺点是热电动势的稳定性和精度较B型或S型热电偶差，在还原性气体和含有SO2、H2S等气体中易被侵蚀。测量温度长期可达1000℃，短期可达1300℃。 (d) 镍铬-铜镍热电偶（分度号E） 正极是镍铬合金，负极是铜镍合金(铜55%，镍45%)。测温范围为-200~+1000℃。 优点是热电动势较其他常用热电偶大。适宜在氧化性或惰性气氛中工作。 正极是铁，负极是铜镍合金。测温范围为-200℃~+1300℃。 其特点是价格低、热电动势较大（仅次于E型热电偶）、灵敏度高（约为53μV/℃）、线性度好、价格便宜，可在800℃以下的还原介质中使用。 主要缺点是铁极易氧化。 (e) 铁-铜镍热电偶（分度号J） 正极是铜，负极是铜镍合金，测温范围为-200℃~+400℃，热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为43μV/℃。优点是精度高、复现性好、稳定性好、价格便宜。缺点是铜极易氧化，故在氧化性气氛中使用时，一般不能超过300℃。 (f) 铜-铜镍热电偶（分度号T） 在0~-100℃范围内，铜-铜镍热电偶已被定为三级标准热电偶，用以检测低温仪表的精度，误差不超过?0.1℃。 热电偶类别 代号 分度号 测温 范围 允许误差 铂铑30-铂铑6 WRR LL-2 或B 0～1800℃ ≤800℃，±4.0℃ 800℃ ±0.5%t 铂铑10-铂 WRP LB-3 或S 0～1600℃ ≤600℃，±3.0℃ 600℃ ±0.5%t 镍铬-镍硅 WRN EU-2 或K 0～1300℃ ≤400℃，±3.0℃ 400℃ ±0.75%t 镍铬-考铜镍铬-铜镍 WRKWRE EA-2 或E 0～800℃0～1000℃ ≤300℃，±3.0℃ 300℃ ±1.0%t 几种常用热电偶的测温范围及精确度 WR装配式热电偶基本型号 装配式热电偶 ① 铱和铱合金热电偶： 如铱50铑—铱10钌、铱铑40-铱、铱铑60-铱热电偶。它能在氧化环境中测量高达2