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安徽国天仪表有限公司
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高精确 High precision 高稳定 High stability 高耐用High durability
k型热电偶
发布时间: 2017-04-14 16:10
K型热电偶是一种温度传感器，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。
概述
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型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。
K型热电偶是目前用量zui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。
测温原理
热电偶测温必须由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最简单的热电偶测温示意图。
按右图组成的热电偶蕊及测温电偶丝1 ，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扩散到导体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获得电子而显负电。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A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，接触面处所产生的电动势就越大，即接触电势越大。
特点
简介
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。
K型热电偶热响应时间的测量
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。
四大定律
1，均质导体定律
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。
2，中间导体定律
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！
3，中间温度定律
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！
4，参考电极定律
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。
概述
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型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。
K型热电偶是目前用量zui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。
测温原理
热电偶测温必须由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最简单的热电偶测温示意图。
按右图组成的热电偶蕊及测温电偶丝1 ，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扩散到导体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获得电子而显负电。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A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，接触面处所产生的电动势就越大，即接触电势越大。
特点
简介
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。
分度表
温度单位：℃ 电压单位：mV) 参考温度点：0℃(冰点)
|
温度
|
0
|
-10
|
-20
|
-30
|
-40
|
-50
|
-60
|
-70
|
-80
|
-90
|
-95
|
-100
|
|
-200
|
-5.8914
|
-6.0346
|
-6.1584
|
-6.2618
|
-6.3438
|
-6.4036
|
-6.4411
|
-6.4577
|
||||
|
-100
|
-3.5536
|
-3.8523
|
-4.1382
|
-4.4106
|
-4.669
|
-4.9127
|
-5.1412
|
-5.354
|
-5.5503
|
-5.7297
|
-5.8128
|
-5.8914
|
|
0
|
0
|
-0.3919
|
-0.7775
|
-1.1561
|
-1.5269
|
-1.8894
|
-2.2428
|
-2.5866
|
-2.9201
|
-3.2427
|
-3.3996
|
-3.5536
|
|
温度
|
0
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
70
|
80
|
90
|
95
|
100
|
|
0
|
0
|
0.3969
|
0.7981
|
1.2033
|
1.6118
|
2.0231
|
2.4365
|
2.8512
|
3.2666
|
3.6819
|
3.8892
|
4.0962
|
|
100
|
4.0962
|
4.5091
|
4.9199
|
5.3284
|
5.7345
|
6.1383
|
6.5402
|
6.9406
|
7.34
|
7.7391
|
7.9387
|
8.1385
|
|
200
|
8.1385
|
8.5386
|
8.9399
|
9.3427
|
9.7472
|
10.1534
|
10.5613
|
10.9709
|
11.3821
|
11.7947
|
12.0015
|
12.2086
|
|
300
|
12.2086
|
12.6236
|
13.0396
|
13.4566
|
13.8745
|
14.2931
|
14.7126
|
15.1327
|
15.5536
|
15.975
|
16.186
|
16.3971
|
|
400
|
16.3971
|
16.8198
|
17.2431
|
17.6669
|
18.0911
|
18.5158
|
18.9409
|
19.3663
|
19.7921
|
20.2181
|
20.4312
|
20.6443
|
|
500
|
20.6443
|
21.0706
|
21.4971
|
21.9236
|
22.35
|
22.7764
|
23.2027
|
23.6288
|
24.0547
|
24.4802
|
24.6929
|
24.9055
|
|
600
|
24.9055
|
25.3303
|
25.7547
|
26.1786
|
26.602
|
27.0249
|
27.4471
|
27.8686
|
28.2895
|
28.7096
|
28.9194
|
29.129
|
|
700
|
29.129
|
29.5476
|
29.9653
|
30.3822
|
30.7983
|
31.2135
|
31.6277
|
32.041
|
32.4534
|
32.8649
|
33.0703
|
33.2754
|
|
800
|
33.2754
|
33.6849
|
34.0934
|
34.501
|
34.9075
|
35.3131
|
35.7177
|
36.1212
|
36.5238
|
36.9254
|
37.1258
|
37.3259
|
|
900
|
37.3259
|
37.7255
|
38.124
|
38.5215
|
38.918
|
39.3135
|
39.708
|
40.1015
|
40.4939
|
40.8853
|
41.0806
|
41.2756
|
|
1000
|
41.2756
|
41.6649
|
42.0531
|
42.4403
|
42.8263
|
43.2112
|
43.5951
|
43.9777
|
44.3593
|
44.7396
|
44.9293
|
45.1187
|
|
1100
|
45.1187
|
45.4966
|
45.8733
|
46.2487
|
46.6227
|
46.9955
|
47.3668
|
47.7368
|
48.1054
|
48.4726
|
48.6556
|
48.8382
|
|
1200
|
48.8382
|
49.2024
|
49.5651
|
49.9263
|
50.2858
|
50.6439
|
51.0003
|
51.3552
|
51.7085
|
52.0602
|
52.2354
|
52.4103
|
|
1300
|
52.4103
|
52.7588
|
53.1058
|
53.4512
|
53.7952
|
54.1377
|
54.4788
|
54.8186
|
|
K型热电偶选型资料
|
W
|
R
|
规格
|
内容
|
||||
|
N
|
镍铬-镍硅 K
|
||||||
|
K
|
镍铬-铜镍 （镍铬-康铜）E
|
||||||
|
1
|
无固定式装置式
|
||||||
|
2
|
固定螺纹式
|
||||||
|
-
|
3
|
活动式法兰
|
|||||
|
4
|
固定法兰式
|
||||||
|
5
|
活动法兰角尺形式
|
||||||
|
6
|
固定螺纹锥形保护管式
|
||||||
|
2
|
防溅式
|
||||||
|
3
|
防水式
|
||||||
|
4
|
隔爆式
|
||||||
|
0
|
ø16mm保护管
|
||||||
|
1
|
ø25mm保护管（双层套管）
|
||||||
|
安装固定形式
|
接线盒形式
|
2
|
ø16mm高铝质管（单层套管）
|
||||
|
3
|
ø20mm高铝质管
|
||||||
|
设计序号
|
|||||||
|
W
|
R
|
□
|
-
|
□
|
□
|
□
|
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。
K型热电偶热响应时间的测量
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。
四大定律
1，均质导体定律
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。
2，中间导体定律
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！
3，中间温度定律
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！
4，参考电极定律
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。
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