熱電偶的結構

熱電偶是應用熱電效應的一種感溫元件。工業用熱電偶通常由熱電極、絕緣子、保護套管及接線盒組成。為了保證熱電偶可靠、穩定工作，其結構上要求組成熱電偶的兩個熱電極焊接必須牢固，彼此之間應有很好的絕緣，補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠等。

    (1)熱電極

    熱電極是組成熱電偶的兩種不同的導體，分為正熱電極和負熱電極，構成熱電偶兩熱電極的金屬絲或合金絲稱為熱電偶絲。熱電極根據熱電效應的基本原理，任意兩種不同性質的導體或半導體都可作為熱電極組，組成一支熱電偶。但實際情況并不如此，熱電極材料需要經過嚴格選擇，滿足一定的要求，如以下幾方面。

    ①在測溫范圍內要有足夠物理、化學穩定性，不易被氧化或腐蝕，其熱電性質要穩定，不隨時間變化。

    ②在測溫范圍內熱電勢與溫度成單值函數關系，并盡可能呈線性關系；當溫度變化時，熱電勢變化大。

    ③電阻溫度系數要小，電導率要高，這樣電極電阻小，電阻隨溫度變化也小。

    ④復制性要好，這樣便于成批生產，而且在應用上也可保證良好的互換性。

    ⑤材料組織均勻、要有韌性，便于加工成絲。

    ⑥對于工業使用來講，還要有經濟性，價格相對便宜。

要*上述這些條件，實際是很困難的，所以要在不同的測溫條件下采用不同的熱電極材料。

    (2)絕緣子

兩熱電極之間要求有良好的絕緣，絕緣子就是用于防止兩根熱電極短路，通常采用套管形式，所以也稱絕緣套管。不同絕緣子材料的特性決定了其可以應用的測溫范圍，常見的如表所示。

  (3)保護套管

    為延長熱電偶的使用壽命，使之免受化學和機械損傷，通常將熱電極(含絕緣套管)裝入保護管內，起到保護、固定和支撐熱電極的作用。保護管的材料應有較好的氣密性，使熱電偶電極不直接與被測介質接觸，這樣不僅可延長熱電偶的壽命，還可起到支撐和固定熱電極、增加其強度的作用。保護管的材料本身還應物理、化學性能穩定，不產生對熱電極的腐蝕，在高溫環境使用時，耐高越和抗振性能良好。熱電偶保護管及絕緣選擇是否合適，將直接影響到熱電偶的使用壽命和測量的準確度，被用作保護竹的材料主要分金屬和非金屬兩大類。

    (4)接線盒

    熱電偶的接線盒用來固定接線座和連接外接導線之用，還可起著保護熱電極免受外界侵蝕。接線盒一般由鋁合金制成，為了適應不同的測溫要求和使用條件，熱電偶具有多種結構形式，根據被測介質溫度對象和現場環境條件要求，可以設計成普通型、鎧裝型、防濺型、防水型、防爆型、薄膜型、表面型、浸入型等。發電廠熱工儀表中常用熱電偶主要有普通型和鎧裝型兩種。

    普通型熱電偶主要用來測量氣體、蒸汽和液體等介質的溫度，根據測溫范圍及環境的不同。所用熱電偶電極和保護套管的材料也不同，但因使用條件基本類似，所以這類熱電偶已標準化、系列化。按其安裝時的連接方法可分為螺紋連接和法蘭連接兩種。

    鎧裝熱電偶是將熱電偶絲裝在有絕緣材料的金屬套管中被加工成可彎曲的堅實組合體，它分為單支、雙支。鎧裝熱電偶具有體積小、熱容量小、動態響應快、可撓性好、強度高、耐壓、耐振、耐沖擊等優點，被廣泛應用于工業生產過程。

    鎧裝熱電偶測量端結構形式有露端型、接殼型和絕緣型三種基本形式，這三種形式結構的特點如表所示。

鎧裝熱電偶三種測量端結構形式及特點