热电偶的工作原理及不同的分类标准

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它能够将温度信号转换成热电动势信号，并通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度不错、惯性小和输出信号便于远传等许多优点，因此在工业生产过程中得了普遍应用。热电偶的基本结构通常由热电、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成。热电是热电偶的核心部分，由两种不同的导体或半导体材料组成，这两种材料在温度梯度下会产生电动势，即热电动势。绝缘套保护管用于保护热电免受外界环境的影响，而接线盒则用于连接热电偶和测量仪表。

热电偶的工作原理：

基于热电效应，即当两种不同的导体或半导体组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生电动势。这个电动势的大小和方向与导体的材料及两接点的温度有关。在热电偶中，温度较不错的一端称为工作端（热端），温度较低的一端称为自由端（冷端）。通过测量热电动势的大小，就可以推算出工作端的温度。

热电偶根据不同的分类标准，可以划分为多种类型。以下是对热电偶种类的详细归纳：

一、按材料分类

1、贵金属热电偶

特点：主要由铂、铑、钯等贵金属及其合金制成，具有精度不错、高稳定性、防化学反应性强等特点。

应用：适用于高温、腐蚀性强的环境，普遍应用于钢铁、冶金、石油化工等区域。

常见类型：铂铑10-铂热电偶、铂铑30-铂铑6热电偶等。

2、廉金属热电偶

特点：主要由铜、镍、锰等廉金属及其合金制成，具有价格不高、测量范围宽、线性度好等特点。

应用：适用于一般工业温度测量。

常见类型：铜-康铜热电偶、镍铬-镍硅热电偶等。

3、半导体热电偶

特点：以半导体材料为基础制成，具有好用度高、响应速度不慢等特点。

应用：适用于微小温度变化和快温度测量的场合。

常见材料：锗、硅等。

二、按结构分类

1、装配式热电偶

特点：将热电偶丝、绝缘材料和保护套管等组件通过机械方式组装在一起，具有结构简单、安装方便、易于替换等特点。

应用：普遍应用于各种工业现场。

2、铠装热电偶

特点：将热电偶丝、绝缘材料和金属套管等组件通过特别工艺加工成一体，具有结构紧凑、抗振动、抗冲击能力不错等特点。

应用：适用于恶劣环境下的温度测量。

3、薄膜热电偶

特点：将热电偶材料以薄膜形式沉积在基底上制成，具有体积小、重量轻、响应速度不慢等特点。

应用：适用于微型化、集成化的温度测量系统。

三、按使用场合分类

1、工业热电偶

特点：具有精度不错、高稳定性、不易腐蚀性等特点，能够达到各种复杂工业环境下的温度测量需求。

应用：主要用于工业生产过程中的温度测量和控制。

2、研究热电偶

特点：具有高好用度、高分辨率、快响应等特点，能够达到研究实验中准确测量温度的需求。

应用：主要用于实验室研讨中的温度测量。

热电偶在工业生产中有着普遍的应用，如测量炉子、管道内的气体或液体的温度，以及固体的表面温度等。同时，热电偶还可以与各种显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用，实现温度的自动测量和控制。

热电偶的主要特点：

1、测量范围广：热电偶的测量范围很宽，从低温到高温都可以进行测量。常见的热电偶如K型热电偶的测量范围可以达到-200℃~1300℃。

2、准确度高：热电偶的测温准确度较不错，能够达到大多数工业测量的需求。

3、结构简单：热电偶的结构相对简单，制造方便，成本较低。

4、输出信号便于远传：热电偶产生的热电动势信号可以通过电缆等介质进行远距离传输，便于实现远程测量和控制。

5、使用寿命不错：热电偶的材料一般具有好的不怕腐蚀性和经得起高温性，因此使用寿命较长。