热电偶工作原理文档格式.docx
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这里介绍几种常用的测温线路。
1.单点测温线路
单点测温线路由一个热电偶组成（如图1—2所示,冷端放在冰瓶里,保持t1为0摄氏度,热端置于被测介质中或物体表面上,测出的热电势即反映了物体的实际温度。
2.差测温线路
如图1—2所示,若把热电偶的冷端和热端分别置于两种不同温度的介质中,测出的热电势反映了两种介质的温差。
3.点测温线路
用切换开关可实现一台电位差计测量多点的温度。
测试方法是,通过切换开关把每一个热电偶的热端与公用的冰点热偶线连接起来,组成一个单点测温线路,这样用一个冰点可以组成多个测温线路,既节省了热偶线和测温仪表,又提高了测试速度,是一种经常使用的测温线路。
（如图1—4所示图中t0为冷端温度,
t1、t2为待测温度。
4.它测温线路
工程中常用的测温线路还有串联和并联测温线路（如图1—5,图1—6所示。
串联测温线路是把n个热电偶的正极-正极相接,负极-负极相接。
串联测温线路测出的热电势是n个热电偶的电势之和。
若n个热电偶的热端均放在待测的同一温度的物质中,冷端均放在冰瓶内,则测出的热电势是单个热电偶所测电势的n倍。
因此,串联测温线路可以起到放大电势的作用,常在温差较小的场合中使用,以减少测量误差。
并联测温线路测得的电势是n个热电偶所测电势的平均值,常在测量一个区域的平均温度时使用。
串联测温线路测出的热电势应先除以热电偶的个数n后,再由温度—电势表查出温度。
热电偶技术指标
1、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不破裂。
允许的工作压力不仅与保护管材料、直径、壁厚有关,还与其结构形式、安装方法、插入深度以及被测介质的流速与种类有关。
2、热电偶最小插入深度
热电偶的最小插入深度应不小于其保护管外径的8~10倍（特殊产品例外。
3、热电偶绝缘电阻
常温绝缘电阻的试验电压为直流500V±
50V,测量常温绝缘电阻的大气条件为温度15~35℃,相对湿度45%~75%,大气压力86~106kPa（放置时间不小于2小时。
a、对于长度超过1米的热电偶,它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积不小于100MΩ·
m,即
Rr·
L≥100MΩL>
1m
式中Rr--热电偶的常温绝缘电阻值MΩ
L--热电偶的长度m
b、对于长度等于或不足1米的热电偶,它的常温绝缘电阻值应不小于100MΩ。
4、上限温度绝缘电阻工业热电偶技术条件
Specificationforindustrialthermocoupleassemblies代替ZBY026-81本标准适用于分度表符合ZBY300-85《工业热电偶分度表及允差》的可拆卸的工业热电偶。
对于其他形式的工业热电偶,可以参照采用本标准的部分或全部条款。
1术语及定义
ZBY300规定的术语及定义和以下术语及定义适用于本标准。
可拆卸的工业热电偶（industrialthermocouleassembly
热电极组件可以从保护管中取出的工业热电偶（以下简称"
热电偶"
。
热电极组件（thermocouleelement
由一对或多对热电极与绝缘物组成的组件。
绝缘物（insulationmaterial
用来防止热电极之间和（或热电极与保护管之间短路的零件或材料。
保护管（protectivetube
用来保护热电极组件免受环境有害影响的管状物。
补偿导线（extensionorcompensatingcables
一对与热电偶配用的导线。
若与所配用的热电偶正确连接,就把热电偶的参比端移至这对导线的输出端。
检验温度点（temperaturepointsforverification
为了检验热电偶是否符合允差要求而选择的试验温度。
极限温度（limitingtemperature
热电偶的最高适用温度和最低适用温度。
其中最高适用温度称为上限温度,最低适用温度称为下限温度。
绝缘电阻（insulationresistance
对于具有一对热电极的热电偶,指热电极与保护管之间的电阻值;
对于具有多对热电极的热电偶,还指各对热电极之间的电阻值。
热响应时间（thermalresponsetime
在温度出现阶跃变化时,热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间,通常以τ表示。
2技术要求
装配质量和外观
热电偶的装配质量和外观应符合下列要求:
a.热电极测量端的焊接应光滑、牢固、无气孔和夹灰等缺陷,无残留助焊剂等污物;
b.各部分的装配正确,连接可*,零件无损、缺;
c.无断路、短路;
d.保护管内无残留污物及金属废屑;
e.在恰当部位正确地标明极性;
f.外表涂层均匀、牢固;
g.无显著锈蚀和凹痕、划痕。
允差
热电偶的允差应符合ZBY300的规定。
注:
①允差等级为Ⅰ级的S型和T型热电偶,其热电极参比端温度为0℃。
②对于带有不可拆卸的补偿导线的热电偶,其热电极一补偿导线组件应符合本条规定。
绝缘电阻
常温绝缘电阻
热电偶的常温绝缘电阻应符合以下规定:
a.对于长度超过1m的热电偶,它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积应不小100MΩ·
m即
L≥100MΩ·
mL>
1m（1
式中:
Rr--热电偶的常温绝缘电阻值,MΩ;
L--热电偶的长度,m。
b.对于长度等于不足1m的热电偶,它的常温绝缘电阻值应不小于100MΩ。
上限温度绝缘电阻
热电动热稳定性
热电偶（允差等级为Ⅲ级的T、E、K型除外应置于制造厂规定的上限温度维持250小时,试验前后最高检验温度点热电动势的变化量（换算成温度的变化量应不超过表2规定。
热电偶应能经受ZBY002-81《仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法》规定的连续冲击和自由跌落试验。
热响应时间
热电偶的热响应时间应符合制造厂在使用说明书中提供的数值。
3试验方法
装配质量和外观的检查用目视和适当的仪表、设备进行。
检验温度点
应按表3规定选取检验温度点,必要时可以补充其他合适的检验温度点。
检验设备
标准温度计
标准温度计的不确定度应不超过被检验热电偶允差的三分之一。
推荐使用下述标准温度计:
a.标准铂电阻温度计,使用温度范围-196~℃;
b.标准铂铑10-铂热电偶,使用温度范围300~1200℃;
c.标准铂铑30-铂铑6热电偶,使用温度范围1200~1600℃;
恒温装置
用比较法进行允差检验时,使用的恒温装置为:
a.精密恒温装置:
沿插管方向100mm工作区域内各插管任意两点的温度差不超过℃;
b.管形炉:
炉长不小于600mm,在炉中心附近不短于60mm的工作区域内温度差不超过1℃;
管形炉只与标准热电偶配合使用。
精密恒温装置的温度在指定时间内的变化不超过℃;
管形炉的温度在指定时间内的变化应不超过1℃;
指定时间取下列三种时间中最大值:
标准温度计的热响应时间τ0..5的5倍。
被试热电极组件（或热电偶的热响应时间τ0..5的5倍。
在一个检验温度点测试所需的时间。
0℃恒温器
0℃恒温器插管的长度应不短于160mm,工作区域的温度为~+℃。
检验方法和要求
允差检验一般对热电极组件进行。
检验时,一般采用比较法,在℃、℃、100℃、℃、℃、℃等温度点的检验也可以采用定点法。
检验要求
a.热电偶应按出厂时原有的装配方式进行绝缘电阻试验。
b.测量绝缘电阻所用仪表的精确度不低于±
20%。
c.施加试验电压的时间到达60秒,记录绝缘电阻值。
d.应变换所加试验电压的方向,并分别记录测量结果,取其中较小值为被试热电偶的绝缘电阻值。
常温绝缘电阻的试验电压为直流500±
50V。
测量常温绝缘电阻的大气条件为:
温度15~35℃,相对湿度45%,大气压力86~106kPa。
测试前被试热电偶应在这样的大气条件放置至少2小时。
上限温度绝缘电阻的试验电压为直流10±
1V。
被试热电偶在试验温度停留的时间应不短于其热响应时间τ0..5的5倍。
试验温度对于上限温度的偏离范围为±
10℃。
热电偶被加热的长度为300mm或其总长度的百分之五十（选其中较小值,并允许偏离百分之十。
加热区域的温度不均匀性应在10℃以内。
对采用瓷保护管的热电偶,用金属丝在热电偶瓷保护管被加热部位均匀绕15~20匝作为上限温度绝缘电阻测试的一极。
使用的金属丝应对热电偶无害。
热电偶的热电动势稳定性试验应带保护管进行。
对于具有密封型接线盒的热电偶,试验时应将接线盒妥善密封。
检验方法
a.按条规定的方法测量被试热电偶在最高检验温度点附近的热电动势,并把测量结果换算成相应于最高检验温度点的热电动势值[换算方法见附录（参考件]。
b.将被试热电偶置入试验炉内,然后将试验炉升至款规定的温度,维持250小时。
c.自然冷却后重复步骤a。
d.按式（2计算热电动热变化量△E
△E=Ec-Ea-----------------------------------------（2
Ec、Ea--分别为步骤c和步骤a测得的结果。
运输基本环境条件
按ZBY002的规定进行连续冲击和自由跌落试验。
对一般热电偶,自由跌落高度
为250mm;
对易碎、易损热电偶,自由跌落高度为50mm。
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τ0..9,必要时可以另外记录变化10%的热响应时间τ0..1和变化90%的热响应时间τ0..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,每次测试结果对于平均值的偏离应在±
10%以内。
形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被试热电偶的τ0..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τ0..5的十分之一。
在试验流道的可用横截面内,水流速应保持±
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或设计置入深度（选其中较小值,并在试验报告中注明。
B型热电偶的热响应时间推荐用下述方法检验:
用同规格的S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。
可以由制造厂与用户商采用其他试验方法,但所给数据必须注明试验条件。
4检验规则
总则
每支热电偶出厂前必须通过出厂试验;
各种结构和温度范围的热电偶产品均应定期抽样进行型式试验。
凡是结构特殊的以及拟用于严酷环境的热电偶,应进行附加型式试验[见附录A（补充件],附加型式试验的项目及周期由制造厂与用户商定。
抽样规则
按GB2829-81《周期检查计数抽样程序及抽样表》进行抽样,并规定:
a.检查周期不超过二年;
b.判别水平推荐采用1级;
c.不合格质量水平不大于5;
d.采且一次抽样方案,判定数组为AC=0、Re=1。
出厂试验
项目和顺序
a.允差;
b.装配质量和外观;
c.常温绝缘电阻。
a.对于允差级为Ⅰ、Ⅱ级的S型、J型、T型、E型、K型的热电偶,应在不低于100℃的一个检验温度点进行允差检验;
b.对于允差等级为Ⅲ级的T型、E型、K型热电偶,应在低于-100℃的一个检验温度点进行允差检验;
c.对于允差等级为Ⅱ、Ⅲ级的B型热电偶,应在不低于600℃的一个检验温度点进行允差检验。
型式试验
项目
a.运输基本环境条件;
c.常温绝缘电阻;
d.热响应时间;
e.上限温度绝缘电阻;
f.允差;
g.热电动势稳定性。
顺序
按下述优先次序确定型式试验顺序:
a.不改变原有包装方式的试验;
b.先短期后长期;
c.不改变原有装配方式的试验;
d.先低温后高温（不包括进行允差检验时各检验温度点的次序。
允差检验判别规则
使用制造厂的测量系统进行允差检验时,若制造厂的测量系统的误差为±
n℃,则测试结果应不超过±
（△-n℃（△为条的规定的允差值;
使用验收单位的测量系统进行允差检验时,若验收单位的测量系统的误差为±
m℃,则测试结果应不超过±
（△+m℃。
5包装及热电偶制造厂应向用户提供的信息
包装
a.热电偶一般采用ZBY003-85《仪器仪表包装技术条件》规定的简易包装。
b.具有瓷保护管的热电偶及其他易碎、易损热电偶,应采用ZBY003规定的防震包装。
铭牌或出厂合格证明书上应注明的信息
a.型号;
b.规格;
c.代号（分度号;
d.适用温度范围;
e.允差等级;
f.保护管材料;
g.商标或制造厂名;
h.出厂日期。
使用说明书中应提供的信息
a.分度表;
b.热响应时间;
c.适用环境;
d.一般使用方法;
e.特殊的技术条件。
工业热电偶型式、基本参数及尺寸
JB/T5219-91
1主题内容与适用范围
本标准规定了可拆卸的和铠装的工业热电偶（以下简称热电偶的型式、基本参数及尺寸。
本标准适用于具有一对或两对热电极、保扩管和接线装置或其它附加装置的热电偶。
2热电偶型式
热电偶的保护管形状和固定装置型式见表1。
热电偶的接线装置型式
热电偶的接线装置有以下几种型式:
无接线盒;
简易型;
防护型（防淋、防溅、防喷等;
隔爆型;
插接座型。
3基本参数及尺寸
热电偶基本参数
热电偶的类型、分度号和温度范围见表2。
外露长度
直角形保护管的长度
热电偶直角形保护管的长度LA、LB均可为500或750mm。
固定装置尺寸
接线盒出线孔尺寸
接线盒出线孔尺寸见下图。
附加说明:
本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员提出。
本标准由机械电子工业部上海工业自动化仪表研究所归口。
本标准由上海自动化仪表三厂负责起草。
本标准主要起草人韩小白、黄宝奎、贺国良、何诗豪。
本标准自实施日期起原机械工业部发布的ZBY023-81《热电偶型式、基本参数及尺寸》和ZBY024-81《铠装热电偶型式、基本参数及尺寸》作废。
机械电子工业部1991-07-09批准1992-07-01实施
铠装热电偶
JB/T5582-91
本标准规定了铠装热电偶（以下简称铠装偶的分类、技术要求、试验方法、检验规则、包装和贮存等。
本标准适用于分度表符合ZBY300《工业热电偶分度表及允差》中类型为镍铭-镍硅、镍铭-铜镍（康铜、铁-铜镍（康铜和铜-铜镍（康铜的铠装偶以及分度表符合ZBN05004《镍铬硅-镍硅热电偶丝及分度表》类型为镍铬-镍硅的铠装偶。
2引用标准
GB4989热电偶用补偿导线
GB7668铠装热电偶材料
GB7669铠装热电偶材料试验方法
ZBY002仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法
ZBY003仪表仪表包装通用技术条件
ZBY300工业热电偶分度表及允差
ZBN11002工业热电偶技术条件
ZBN05004镍铬硅-镍硅热电偶丝及分度表
3术语
GB4989、GB7668、GB7669、ZBY300和ZBN11002规定的术语及定义和以下术语及定义适用于本标准。
测量端区
从测量端的外套管端面起5倍于外套管直径的长度范围。
露端型铠装偶
测量端裸露,并与外套管无电连接的铠装偶。
接壳型铠装偶
测量端与封闭的外套管电连接的铠装偶。
绝缘型铠装偶
测量端与封闭的外套管电绝缘的铠装偶。
4产品分类
铠装偶的类型、分度号及测温范围如表1所示。
表1
表中各类型的实际测温范围与铠装偶的外套管材料、直径和测量端形式等因素有关,制造厂应在使用说明书中具体规定。
5技术要求
外观与装配质量
铠装偶的外观与装配质量应符合下列要求:
a.各部分装配正确,连接可*,零部件无的缺损;
b.表面无划痕,凹痕和显著锈蚀;
c.测量端区的焊接应光滑、牢固。
无气孔、夹灰和夹渣等缺陷。
d.铭牌上内容完整,符号、文字应清晰,无损伤。
尺寸
直径
铠装偶的测量端区外套管直径的极限偏差应符合表2规定。
表2mm
其余部分
铠装偶测量端区以外的外套管直径的极限偏差应符合表3规定。
测量端区绷截面
铠装偶测量端区的纵截面有关尺寸应符合表4规定。
电连续性
铠装偶的热电极应无断路。
绝缘型铠装偶在环境温度为20±
15℃,相对湿度不大于80%时,热电极与外套管之间的绝缘电阻应符合表6的规定。
①绝缘电阻用MΩ·
m表示,即为常温绝缘电阻与铠装偶长度的乘积。
例如:
1000MΩ·
m表示:
1m长的试样的绝缘电阻为1000MΩ。
10m长的试样的绝缘电阻为100MΩ。
对于长度小于1m的铠装偶,按1m计算。
②带补偿导线的铠装偶其常温绝缘电阻按GB4989的规定。
③插座式接线盒铠装偶的常温绝缘电阻应符合制造厂使用说明书提供的数据。
升高温度下的绝缘电阻
绝缘型铠装偶升高温度下的绝缘电阻应符合表7的规定。
分度号置于试验温场中的长度mm试验温度℃升高温度下的绝缘电阻M
30500±
15≥5
T300±
10≥500
不同铠装偶直径的绝缘电阻试验电压应按表6的规定。
极性
铠装偶的极性应有正确和明显的标志。
铠装偶应能经受ZBY002规定的连续冲击和高度为250mm的自由跌落试验。
试验后仍应符合和至条的规定。
铠装偶的热响应时间τ应符合制造厂在使用说明书中提供的数值。
焊接外壳完整性
绝缘型铠装偶的焊接外壳经完整性试验后,其常温绝缘电阻应符合第条的规定。
热电动势稳定性
铠装偶的热电动热稳定性应符合ZBN11002的规定。
6试验方法
外观与装配质量用目测法检查。
测量端区的外套管直径检查,应使用最小分度值为的外径千分尺,在测量端区某一部位的同一横截面两个互相垂直的方向上进行检查。
测量端区以外的外套管直径检查同第条的规定。
测量端区纵截面
用X射线仪在测量端区的纵向平面上进行照相检查。
用万用表进行电连续性试验。
允差应按GB7669第2条的规定进行试验（含φ铠装偶。
试验仪器
根据铠装偶直径大小,可用精确度不低于级的兆欧表或精确度不低于级的直流微电流高电阻测量仪进行试验。
试验步骤
铠装偶在第条规定的条件下放置24h后,将其正（负极与外套管接在试验仪器上,并施加试验电压,1min内记录指示值。
改变外加电压极性进行重复测量,然后取其两次测量的平均值为试验结果。
试验仪器及设备
试验仪器按条规定。
试验设备采用炉长为600mm的管形电阻炉。
将铠装偶的正（负极与外套管接在试验仪器上,待试验温度达到后,保持15min后施加试验电压,1min内记录指示值。
改变外加电压极性进行重复测量,然后取两次测量的平均值为试验结果。
将铠装偶正、负极分别接到检流计的正、负接线端子上,然后加热测量端,检流计的指针应向右偏转,或采用能鉴别极性的其它方法。
运输基本环境条件的试验方法按ZBY002的规定进行试验。
接壳型和绝缘型铠装偶的热响应时间按ZBN11002规定进行试验,置入深度为150mm或不小于铠装偶直径的20倍。
焊接外壳完整性采用水淬法进行试验。
将铠装偶测量端区置于300℃温场中,保持5min,然后立即插入室温水中,1min后测量绝缘电阻。
根据用户需要,焊接外壳完整性也允许用附录A（补充件中的任意一种方法进行试验。
按ZBN11002的规定进行试验。
7检验规则
每支铠装偶必须通过出厂检验,经检验合格并附有检验合格证明书的铠装f.商标或制造厂名;
g.制造日期偶方能出厂。
产品每两年应进行抽样型式验检。
结构特殊的以及拟用于严酷环境的铠装偶,应进行附加型式试验[见ZBN11002附录A（补充件],附加型式试验的项目及周期由用户与制造厂商定。
出厂检验项目
a.外观与装配质量;
b.尺寸（第条;
c.电
升级会员 