電力培訓(xùn)資料-第二章：溫度測量及儀表

第二章：溫度測量及儀表

2-1溫度測量的根本知識

知識點：

溫度與人類的生活、工作關(guān)系最密切，是各門學(xué)科研究中經(jīng)常遇到和必須測量的物理量。

本質(zhì)上講溫度就是衡量物體冷熱程度的物理量，是物體分子熱運動平均動能的標(biāo)志。它是國

際單位制規(guī)定的七個根本單位量之一。溫度概念的建立以及溫度的測量都是以熱平衡為根底

的，當(dāng)兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產(chǎn)生導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀

態(tài)，則它們具有相同的溫度，這就是溫度最根本的性質(zhì)。因此對溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測量和有效控

制已成為人們在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中所面臨的重要課題之一。

1.溫度

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。從微觀來看，溫度是描述系統(tǒng)不同自由度之間能量

分布狀況的根本物理量。它標(biāo)志著物體內(nèi)局部子無規(guī)則運動的劇烈程度，是大量分子熱運動

的宏觀表現(xiàn)。溫度雖然是一個根本物理量，但它不是“廣延量”。它與其他物理量如長度、

質(zhì)量不同，人們能確切知道物體的長度、質(zhì)量相加后的結(jié)果，卻無法想象溫度如何直接相加。

因此，應(yīng)該說溫度是一個重要的，但又極其特殊的物理量。正因其特殊，使得溫度的數(shù)值表

示方法顯得復(fù)雜。

2.溫標(biāo)

用來量度物體溫度上下的標(biāo)尺叫做溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。

國際溫標(biāo)是用來復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)的，1927年，第7次國際權(quán)度大會上通過了第一個國

際溫標(biāo)，并正式定名為國際溫標(biāo)（ITS—27）。1937年成立了溫度咨詢委員會（CCT）。1954

年第10次國際權(quán)度大會上，確定水的三相點為熱力學(xué)溫標(biāo)的唯一固定點。

經(jīng)過第6次（1962年）、第7次（1964年）和第8次（1967年）CCT會議的討論，1968

年通過了國際實用溫標(biāo)（IPTS-68）o1989年通過了90溫標(biāo)ITS—90）。90溫標(biāo)也是我國現(xiàn)行

溫標(biāo)。

溫標(biāo)是用數(shù)值表示溫度的一整套規(guī)劃，并且過程復(fù)雜。建立溫標(biāo)必須具備以下三個根本

條件。

（1）固定溫度點。

物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，在不同的溫度分布狀態(tài)下會呈現(xiàn)出固、液、氣三相，利用物質(zhì)不

同相之間可復(fù)現(xiàn)的平衡溫度稱為固定點溫度，簡稱固定點。要確定一個溫標(biāo)，首先要選定固

定點，一般都是采用純物質(zhì)的相平衡溫度作為溫標(biāo)的固定點。在選定固定點之后，要規(guī)定固

定點的溫度值，其他溫度才能與之比擬，以確定數(shù)值。如水的液相和固相平衡點稱為冰點,

它就具有固相的冰點溫度。

（2）測溫儀器（溫度計）。

選定固定點后，要選定一種測溫物質(zhì)制成的測溫儀器，即溫度計，作為實現(xiàn)溫標(biāo)的儀器。

確定測溫儀器實質(zhì)是確定測溫質(zhì)和測溫量，如鉗電阻溫度傳感器的測溫質(zhì)是伯金屬絲，而測

溫量是電阻值。

⑶測溫方程（內(nèi)插公式）。

在固定點的溫度值確定之后，用來確定任意點溫度值的數(shù)學(xué)關(guān)系式稱為測溫方程，也稱

為內(nèi)插公式。

如線性內(nèi)插公式：

式中：t—任意一點溫度；

y—測量溫度；

必、為一固定點對應(yīng)的測溫變量;

乙、/2一固定點溫度。

下面簡單介紹幾種常用溫標(biāo)。

（1）經(jīng)驗溫標(biāo)。借助于某物質(zhì)的物理參量與溫度變化的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式

構(gòu)成的溫標(biāo)。經(jīng)驗溫標(biāo)有多利如華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、列氏溫標(biāo)等。

固定占（一個大氣壓下純水的沸點規(guī)定為10°攝氏度（℃）

口定點［一個大氣壓下純水的冰點規(guī)定為0攝氏度（七）

攝氏溫標(biāo)《

測溫儀器：水銀溫度計

分度方法：在。到100之間劃分100等份，每一份叫1攝氏度（℃）

（一個大氣壓下純水的沸點規(guī)定為212華氏度（T）

固定點【一個大氣壓下純水的冰點規(guī)定為32華氏度（T）

華氏溫標(biāo)《

測溫儀器：水銀溫度計

分度方法：在32到212之間劃分180等份，每一份叫1華氏度（智）

|一個大氣壓下純水的沸點規(guī)定為80列氏度（°R）

固定點［一個大氣壓下純水的冰點規(guī)定為0列氏度（°R）

列氏溫標(biāo)《

測溫儀器：水銀溫度計

分度方法：在0到80之間劃分80等份，每一份叫1列氏度（°R）

（2）熱力學(xué)溫標(biāo)。1848年開爾文建立了一種理論溫標(biāo)。根據(jù)卡諾定理，一切工作于兩

個給定熱源之間的可逆熱機(jī)的效率均相等，且僅與這兩個熱源的溫度有關(guān)，而與工作物質(zhì)無

關(guān)。由此可引入一個與測溫物質(zhì)及其測溫屬性無關(guān)的溫標(biāo)，用來標(biāo)示熱源的溫度。當(dāng)傳遞給

低溫?zé)嵩吹臒崃口呌诹銜r，低溫?zé)嵩吹臏囟纫糙吔谝粋€極限值，即絕對零度。而這個溫標(biāo)

就叫熱力學(xué)溫標(biāo)，符號為T,單位是開爾文，簡稱開（K）。只要再規(guī)定一個固定點和分度

法,其定義就完整了。1968年，國際計量大會決定水的三相點為固定點，其值規(guī)定為273.16K。

（3）國際溫標(biāo)。隨著熱力學(xué)溫標(biāo)的提出，各國科學(xué)家在大力研究用實用溫度計傳遞熱

力學(xué)溫標(biāo)的可能。其成果表現(xiàn)為1927年擬定的“1927年國際溫標(biāo)"（ITS—1927）,其特

點是：通過一系列（溫度）固定點和固定點間的內(nèi)插、外推儀器及插值公式，保證本身的復(fù)

現(xiàn)準(zhǔn)確度；能隨著技術(shù)進(jìn)步不斷改善各種規(guī)定，以當(dāng)時技術(shù)能到達(dá)的最高準(zhǔn)確度逼近熱力學(xué)

溫標(biāo)。

試題庫：

1、攝氏溫度的符號是t,其單位是攝氏度，單位的符號是（C）O

A：KB：TC：℃

2、攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T之間的關(guān)系是（B）。

A：t=T+B：C：t=T

3、1968年國際實用溫標(biāo)規(guī)定水的三相點熱力學(xué)溫度是（C）。

A：273KB：C：

4、溫度概念的建立以及溫度的測量都是以（A）為根底的。

A：熱平衡B：熱傳遞C：熱偏差

5、溫度是一個根本物理量，但它（B）“廣延量”。

A：是B：不是

6、用來量度物體溫度上下的標(biāo)尺叫做（BC）o

A：溫度準(zhǔn)則B：溫標(biāo)C：溫度標(biāo)尺

7、溫標(biāo)是用數(shù)值表示溫度的一整套規(guī)劃，并且過程復(fù)雜。建立溫標(biāo)必須具備以下（B）

個根本條件。

A：2B：3C：4D：5

8、建立溫標(biāo)必須具備（ACD）.

A：固定溫度點B：測溫方法C：測溫儀器D：測溫方程

9、要確定一個溫標(biāo)，首先要選定（A）。

A：固定溫度點B：測溫方法C：測溫儀器D：測溫方程

10、確定測溫儀器實質(zhì)是確定（CD）。

A：測溫的具體值B：測溫方法C：測溫質(zhì)D：測溫量

11、伯電阻溫度傳感器的測溫質(zhì)是（A）,而測溫量是（B）,

A：的金屬絲B：電阻值

12、常用溫標(biāo)包括（ABC）。

A：經(jīng)驗溫標(biāo)B：熱力學(xué)溫標(biāo)C：國際溫標(biāo)

13、溫度的大小反映物體分子平均動能的大小（V）

14、用來度量物體溫度上下的標(biāo)尺叫做溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。1V）

15、就分度值來說，等于IKo（V）

16.攝氏溫標(biāo)就是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點為零度，沸點為一百度，在此兩點間

分100等份，每等份代表一攝氏度。（V）

17、溫度測量的單位符號為“K"。（X）

18、但凡有溫度差存在的地方，必然有熱量的傳遞。（V）

溫度測量方法及分類

知識點：

表3-1常用測溫儀表的種類及優(yōu)缺點

測溫常用測溫

溫度計種類測溫原理優(yōu)點缺點

方式范圍(*C)

非輻射式400~2000

輻低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)

接利用物體全輻射能測溫時，不破壞被測

射光學(xué)式700?3200境條件會影響測溫準(zhǔn)

觸隨溫度變化的性質(zhì)溫度場

式確度

式比色式900~1700

測熱敏探測一50?3200

紅測溫時，不破壞被測

溫利用傳感器轉(zhuǎn)換進(jìn)易受外界干擾，標(biāo)定

外光電探測0-3500溫度場.響應(yīng)快.測溫

儀行測溫困難

線范南大

表熱電探測200~2000

結(jié)構(gòu)簡單,使用方測量上限和準(zhǔn)確度受

利用液體體積隨溫

玻璃液體—50~600便.測量準(zhǔn)確，價格玻璃質(zhì)量的限制，易

度變化的性質(zhì)

膨低廉碎，不能記錄和遠(yuǎn)傳

脹

利用固體熱膨脹變

式準(zhǔn)確度低，量程和使

雙金屬-80-600形量隨溫度變化的結(jié)構(gòu)緊湊.牢固可靠

用范圍有限

性質(zhì)

接

液體-30-600

觸壓利用定容氣體或液

耐震，堅固，防爆，準(zhǔn)確度低,測溫距離

式力氣體-20-350體壓力隨溫度變化的

價格低廉短，滯后大

測式性質(zhì)

溫蒸汽0-250

儀銷錢一粕0-1600測溫范圍廣，準(zhǔn)確度

熱

表利用金屈導(dǎo)體的熱高，便于遠(yuǎn)距離、多需冷端溫度補(bǔ)償，在

電保銘一鑲硅0—1200

電效應(yīng)點、集中測量和自動低溫段測量準(zhǔn)確度較低

偶

銀銘一考銅0-600控制

粕電阻-200-500

熱測溫準(zhǔn)確度高，便于

利用金屬導(dǎo)體或半不能測高溫，須注意

電銅電阻-50-150遠(yuǎn)距離、多點、集中測

導(dǎo)體的熱阻效應(yīng)環(huán)境溫度的影響

阻最和自動控制

熱敏電阻-50-300

試題庫：

1、非接觸式溫度計包括(ABCD)o

A：輻射式B：光學(xué)式C：熱電探式D：光電探式

2、壓力式測溫儀表是利用定容(ACD)壓力隨溫度變化的性質(zhì)。

A：氣體B：固體C：液體D：蒸汽

3、熱電阻測溫儀表不能測(A)。

A：局溫B：中溫C：低溫

4、熱電阻測溫儀表在測量時，需要注意(B)的影響。

A：測量方法B：環(huán)境溫度C：補(bǔ)償設(shè)備

5、熱電偶測溫儀表在(C)測量準(zhǔn)確度較低。

A：iWi溫B：中溫C：低溫

2-2熱電偶

知識點：

目前，廣泛應(yīng)用的熱電偶是根據(jù)金屬導(dǎo)體的熱電現(xiàn)象而制成的，可用于長時間測量

1300℃以下的溫度，特殊材料制成的熱電偶可測量高達(dá)2800℃的溫度。

熱電偶是熱電效應(yīng)理論的具體應(yīng)用之一，它在溫度測量中有廣泛的應(yīng)用。熱電偶具有結(jié)

構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、容易制造、使用方便、測量準(zhǔn)確度高、動態(tài)特性好以及便于遠(yuǎn)距離顯示

和傳送信號等優(yōu)點。熱電偶體積小，可用于快速測量、點溫測量和外表溫度測量等。熱電偶

測溫可靠，屬于接觸測量。

將兩種不同材料的金屬導(dǎo)體A、B組成的閉合回路，如果對接點a加熱，使得接點a、b

的溫度不同（TH"）,那么回路中就有電流產(chǎn)生，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，也叫塞貝克效

應(yīng)。其中接點a置于被測溫度場中，稱為熱端、工作端或測量端，接點b稱為冷端、自由端

或參比端。

熱電偶回路總電勢包括接觸電勢和溫差電勢兩局部。

圖2-1熱電效應(yīng)示意圖

1.接觸電勢：兩種均質(zhì)導(dǎo)體A和B接觸時，由于自由電子密度不同，在接觸點處形成

電勢稱為接觸電勢。因為自由電子從密度大的導(dǎo)體擴(kuò)散到密度小的導(dǎo)體中，失去電子的導(dǎo)體

呈陽性，獲得電子的導(dǎo)體呈陰性，因此又形成了一個內(nèi)部電場，此電場阻礙自由電子的進(jìn)一

步擴(kuò)散運動。當(dāng)電場力與擴(kuò)散力到達(dá)平衡時，接點處形成一定的電位差，即接觸電勢（也叫

珀爾帖電勢）。

設(shè)T>To,且A材料中的自由電子密度NA>B材料中的自由電子密度NB。當(dāng)A和B構(gòu)

成熱電偶時、在接點處A、B材料間電子擴(kuò)散運動的示意圖如所示。

+內(nèi)部電場E

電勢

圖2-2接觸電勢示意圖

,、KT.心

辦8(，)=------(2-1)

e爪

式中：k一x1O_23J/K

T一接點溫度

e-xlO"。絕對靜電單位

NA、岫一導(dǎo)體A、B在溫度T時的自由電子密度

2.溫差電勢：導(dǎo)體的自由電子密度會隨溫度升高而增大，因此當(dāng)同一導(dǎo)體兩端溫度不同

時，溫度高的一端自由電子會向溫度低的一端擴(kuò)散，形成溫差電勢。

+內(nèi)部電場E

電勢

e/T,To)

圖2-3溫差電勢示意圖

4億,仍.工Kr'出1;1d(NAT—?t)”,—加..，&.).(2-2)

(3)回路總電勢：回路的總電勢為接觸電勢和溫差電勢之代數(shù)和。

熱電偶回路總電勢就是溫差電勢與接觸電勢的綜合效應(yīng)。設(shè)7>式)，NA>NB如圖

2-4所示:

eA(T,T0)

圖2-4熱電偶回路總電勢

則回路總電勢：

EA,B(T,TQ)=€AB(D-eA(T,T°)-CAB(T0)+eB(TyT0)

=[eAJi(T)-e^(T0)]-[eA(TJ0)-el}(TJ0)]2-3

kNrT

=-(T-T0-8B)dt

j7

eNBi>

即：

kNtT

EAli(T,T0)=-(T-T0)ln-^-(dA-8H)dt2-4

eNB

由式2-4可得出如下結(jié)論：

假設(shè)電極A、B為同一種材料(NA=NB，8A=SK],則無論溫度如何，回路總電勢始終

為0；假設(shè)T=7B，則無論電極A、B材料是否相同，回路總電勢始終為0。

回路總電勢還可以寫成如下等效表達(dá)形式：

EAB(T,T0)=[eAB(T)-eA(T)+eB(T)]-[eAB(T0)-eA(T0)+eB(T0)]

=2-5

=狐(丁)+%(")

也就是說，

(1)熱電勢是溫度函數(shù)之差，而不是溫差的函數(shù)：假設(shè)兀恒定，則熱電勢與T呈一一

對應(yīng)關(guān)系；

(2)熱電勢大小只與導(dǎo)體材質(zhì)和接點溫度相關(guān)，而與形狀、接觸面積無關(guān)；

(3)熱電極的極性規(guī)定，電子密度大的電極為正；熱電勢符號中電極和溫度順序互換

一次，電勢變一次符號；

同樣，假設(shè)三種材料A、B、C構(gòu)成閉合回路，接點溫度分別是：AB接點T,BC接點

To,CA接點7b則回路總電勢可表示成：

EABC(T，TO,L)=fAB(D+fBC(To)+fcA(3)2-6

假設(shè)三個接點溫度相同(假設(shè)為7B)：

則有:

EABC(T°，紜，。2-7

證明:

e

EABC（T。，T。，T0）=eAB（T0）+g,KC（T（））+CA（^0）

+ln--+/〃一

Nc

=0

應(yīng)當(dāng)指出，在實際測量中不可能，也沒有必要單獨測量接觸電勢和溫差電勢，而只需要

用儀表測出總電勢。由于溫差電勢與接觸電勢相比擬，其值甚小，故在工程技術(shù)中認(rèn)為熱電

勢近似等于接觸電勢。

當(dāng)小保持恒定時，9f0）與被測溫度有對應(yīng)關(guān)系，可以用熱電勢來表示溫度。

規(guī)定t=o℃時，熱電偶的熱電特性稱為熱電偶分度，為了方便起見，把常用熱電偶的熱

電特性列成了表格的形式，稱為熱電偶的分度表。

試題庫：

1、兩種不同的金屬導(dǎo)體焊成閉合回路稱為熱電偶，當(dāng)兩個焊接端溫度不同時，在熱電

偶的回路中（B）。

A：不會產(chǎn)生任何電勢B：就會產(chǎn)生熱電勢C：不會有電流產(chǎn)生

2、用熱電偶測量溫度時，當(dāng)兩端接點溫度不同時，則回路產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象叫做

⑻。

A：電磁感應(yīng)B：熱電效應(yīng)C：光電效應(yīng)D：熱磁效應(yīng)

3、熱電偶輸出電壓與（C）有關(guān)。

A：熱電偶兩端溫度B：熱電偶熱端溫度

C：熱電偶兩端溫度和電極材料D：熱電偶兩端溫度、電極材料及長度

4、熱電偶測溫可靠，屬于（A）測量儀表。

A：接觸式B：非接觸式

5、熱電偶回路總電勢包括（AC）兩局部。

A：溫差電勢B：熱電勢C：接觸電勢

6、工程技術(shù)中認(rèn)為熱電勢近似等于（C）?

A：溫差電勢B：熱電勢C：接觸電勢

7、規(guī)定t=（A）時，熱電偶的熱電特性稱為熱電偶分度。

A：0℃B：50℃C：100℃

8、任意兩種金屬導(dǎo)體都可以配制成熱電偶。

9、溫差電勢是由于金屬導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的電勢。(J)

10、熱電偶的熱電特性是由其測量和參比端的溫差決定的。(X)

11、熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)，是非線性的；在不同的溫域內(nèi)，溫差

相等，熱電勢并不相等。(V)

12、熱電偶的熱電勢越大，測量的精確度就越高。(X)

13、熱電偶絲越細(xì)，熱端結(jié)合點越小，則熱慣性越小。(V)

14、熱電偶輸出電壓僅與熱電偶兩端溫度有關(guān)。(X)

15、熱電偶的熱電特性是由其測量端和冷端的溫度差決定的。(X)

16、熱電偶的熱電勢與熱電偶兩端溫度間的函數(shù)關(guān)系是線性的。(X)

17、熱電偶測溫回路中可只考慮溫差電勢，不考慮接觸電勢。(J)

2-2-2熱電偶的根本定律

知識點：

1.均質(zhì)導(dǎo)體定律

由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不管導(dǎo)體的截面積如何、長度如何以及各處的溫度分

布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。均質(zhì)導(dǎo)體定律常用于檢驗材料的均勻性。

2.中間導(dǎo)體定律

在熱電偶回路中，可以接入第3、第4種中間導(dǎo)體，只要中間接人點的溫度相同，就不

會影響原來的熱電勢。

根據(jù)這一定律可用任意導(dǎo)線連接熱電偶、可在熱電偶回路中接入儀表、可用開路熱電

偶測量溫度、可用任意材料焊接熱電偶。

如圖2-5所示，在電極為AB的熱電偶回路中接人第三種均質(zhì)導(dǎo)體C,保持C兩端的溫

圖2-5熱電偶回路接入中間導(dǎo)體

度相等，則按照中間導(dǎo)體定律，回路總電動勢應(yīng)該保持不變。

證明：

EAHC(T,T0,T0)=+)2-8

VEAliC(T0,T0,T°)=fAH(T0)+fBC(T0)+fCA(To)=02-9

???)+fCA(T0)=-fAH(T0fg)2-10

式2-10代入式2-8有：

=

EABC(T,T(),TO)=fAB(T)+fBA(T0)EAB(T,TO)2Tl

證畢。

同樣，采用圖2-6、圖2-7的接入方法同樣可以證明出相同的結(jié)果。

圖2-6熱電偶回路接入中間導(dǎo)體

中間導(dǎo)體定律使采用儀表測量熱電偶的熱電勢成為可能，只要接入的儀表整體處于等

溫狀態(tài)，儀表與熱電偶的接點溫度相同，那么儀表的接入不影響回路的總電勢。同時.，也

使采用熱電偶開路測量金屬壁溫、液態(tài)金屬等測量模式成為可能。這一特性可推廣到第四

種及以上導(dǎo)體。

如果接入的第三種導(dǎo)體兩端溫度不等，熱電偶回路的熱電勢將要發(fā)生變化，變化的大

小取決于導(dǎo)體的熱點性質(zhì)和接點的溫度。因此，在測量過程中必須接入的第三種導(dǎo)體不宜

采用與熱電偶熱電性質(zhì)相差很遠(yuǎn)的材料，否則一旦接點溫度有所變化，熱電勢的變化將會

很大，從而影響測量精度。

3.中間溫度定律

兩種均質(zhì)材料A、B構(gòu)成熱電偶，接點溫度分別為T,如果有一個中間溫度/,那

么熱電偶回路的總熱電勢不受中間溫度的影響。

E(T,T,T,T)=E(T,T)+E(T,T)

ABBAn0nABnABn02-12

=EAB(T,T0)

證明過程仿照連接導(dǎo)體定律即可。

式2-12寫成特殊形式:

即：EAB(T,T.)=EAI}(T,T0)-EAII(Tn,T0)2-13

EAB(T,T.)=EAB(T,OAEAB(T.,O)2-14

可見，熱電偶在某一冷端下的分度值(如0℃),只要引入適當(dāng)?shù)男拚涂稍诹硗獾睦?/p>

端下使用。中間溫度定律為使用?熱電偶分度表?奠定了理論根底。根據(jù)這個定律，當(dāng)熱電偶

冷端不為0℃時，也可使用分度表。

中間溫度定律是工業(yè)中使用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論根底，應(yīng)用中間溫度定律可對熱電偶冷端

溫度誤差進(jìn)行修正，同時它還擴(kuò)展了分度表的應(yīng)用范圍。

試題庫：

1、當(dāng)熱電偶工作端溫度確定時，熱電偶冷端溫度增加，熱電偶的熱電勢(C)。

A：增加B：不變C：減少

2、由一種導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)用電爐對其各段加熱時，回路內(nèi)有電流存在，其原因

是⑻。

A：導(dǎo)體過長各段溫度不等B：導(dǎo)體不是均質(zhì)導(dǎo)體C：導(dǎo)體各段截面積不等

3、測量儀表測熱電偶熱電動勢的理論依據(jù)是(B)。

A：均質(zhì)導(dǎo)體定律B：中間導(dǎo)體定律C：參考電極定律D：中間溫度定律

4、有一銀銘一銀硅熱電偶，該熱電偶的熱電勢分別為E(500,20)、E(500,300)、E

(300,200),則可得它們之間的關(guān)系是(C)?

A：E(500,20)=E(500,300)-E(300,20)B：E(500,20)=E(300,20)-E(500,300)

C：E(500,20)=E(500,300)+E(300,20)

5、熱電偶產(chǎn)生熱電勢要求熱電偶測量端和參考端之間必須(A)。

A：有溫差B：小于10（TCC：溫度變化小D：恒溫

6、用熱電偶測溫時，在其熱電偶回路里連接第三種導(dǎo)線的兩端溫度相同，則熱電偶測量

回路的總熱電勢⑴）。

A：增大B：減小C：等于零電勢D：不變

7、測量儀表接入熱電偶回路測量熱電動勢的理論依據(jù)是（A）。

A：中間導(dǎo)體定律B：均質(zhì)導(dǎo)體定律C：參考電極定律D：中間溫度定律

8、以為冷點溫度的分度表,可用于冷點溫度不是0℃的熱電勢與溫度之間進(jìn)行查找。

它的理論依是（D）。

A：中間導(dǎo)體定律B：均質(zhì)導(dǎo)體定律C：參考電極定律D：中間溫度定律

1、熱電偶熱電勢的大小與熱電極材料，以及兩接點處的溫度有關(guān)。（J）

2、在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)線，只要中間導(dǎo)線兩端溫度相同則對熱電偶回路的總熱

電勢沒有影響。

3、單根勻質(zhì)導(dǎo)體做成的閉合回路，其熱電動勢總是為零。

2-2-3熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)

知識點：

根據(jù)熱電偶的用途、安裝方法和結(jié)構(gòu)形式不同，大體上有以下幾種類型。

（-）普通型熱電偶

1.一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)管和接線盒組成，如圖2-9所示。

圖2-9普通型熱電偶的結(jié)構(gòu)

1一接線盒；2—保護(hù)套管；3—絕緣子；4—熱電級

2.型號普通熱電偶的產(chǎn)品型號由兩節(jié)組成，每節(jié)一般為三位，第一節(jié)與第二節(jié)之間用

一短線隔開，其代號及含義見表2-2?

表格2-2普通型熱電偶型號的組成及其代號含義

第節(jié)第二W

第一位第二位第三位第一位第二位第三位

代含代1含代代人”代代

含義含義含義，，含義

號義號1義號號號號

接線盆形式設(shè)計序號或保護(hù)套管

W溫R熱熱電偶分度號及材料安裝固定裝置

度電RB（鉗佬30-鉗鋸6）1無固定裝置1普通接線盒分度號B和S,

儀偈PS（鉗錢10-伯）2固定螺紋2防激接線盒0*16登保護(hù)套管

表NK《鐐信一鑲硅）3活動法蘭3防水接線盆1死5瓷保護(hù)套管

EE（鑲偏一銅鐐）4固定法蘭4防爆接線盒分度號K和E：

FJ（鐵一銅銀）5角形活動法經(jīng)0以6鋼保護(hù)套管

CT（銅銅鐮）6錐形固定螺紋或焊接1go鋼保護(hù)套管

MN（銀格徒一鑲硅）固定錐形保護(hù)套作2a6瓷保護(hù)套管

3，20登保護(hù)套管

注1.在型2的第一節(jié)字母后，下余注有“2”的為雙支熱電偶.即一個溫度計套管內(nèi)裝有兩支熱電偶；

2,各生產(chǎn)廠設(shè)計序號的含義不一.例如，I:海自動化儀表三廠為區(qū)別錐形保護(hù)套管的不同產(chǎn)格，用。和1（改

進(jìn)型）分別代表端部焊接和深BT孔技術(shù)的固定螺紋錐形保護(hù)套管，用4和5（改進(jìn)型）分別代表接光式和絕

緣式焊接固定錐形保護(hù)套管.

【二）鎧裝熱電偶

1.鎧裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管拉伸加工而成的堅實組合體。

圖2T0鎧裝熱電偶

（a）鎧裝熱電偶的外形；（b）A-A剖面

1-接線盒；2-安裝法蘭；3-金屬套管

2.鎧裝熱電偶的優(yōu)點：

（1）熱惰性小，反響快；

（2）測量端熱容量小，測溫精度高；

（3）可撓性好，有良好的柔性；

（4）強(qiáng)度高，適應(yīng)性強(qiáng)，耐壓、抗振、抗沖擊；

（5）可在各種氣氛中使用；

（6）節(jié)省材料，特別是貴金屬，從而降低本錢；

(7)壽命長；

(8)易于作成特殊用途的形式；

(9)鎧裝熱電偶最長可達(dá)100m以上，最短可為100mm以下,外徑最細(xì)可達(dá)25mm。

除了雙芯鎧裝熱電偶外，還可以制作單芯鎧裝熱電偶型號四芯等產(chǎn)品。

3.鎧裝熱電偶的產(chǎn)品型號由兩節(jié)組成，第一節(jié)與第二節(jié)之間用一短橫線隔開。

表2-3鎧裝熱電偶型號組成及其代號含義

第一節(jié)第二W

第?位第二位第三位第四位第一位第二位第三位

代含代含代代含代人代a、,代a、,

含義含義含義口合乂

號義號義號號義號號號

W溫R熱熱電偶分度號及材料：K鎧安裝固定裝置：接線盒形式：測員域形式，

度電NK(鑲密一鐮硅)裝1無固定裝置?；?簡易式1絕緣式

儀偶EE(銀脩一銅錦)式2固定卡套螺紋2防濺式2接光式

表FJ(鐵一銅糠)3可動卡套螺紋3防水式3露端式

CT(銅一銅鎮(zhèn))4固定卡套法蘭6插接式

MN（MIN-怫砰）5可動卡套法蘭8手柄式或接線盒式

9補(bǔ)償導(dǎo)線式

注在型號第一節(jié)字母后.下角注仃“2”的為雙支電裝熱電偶.

4.鎧裝熱電偶使用時應(yīng)注意的問題：

(1)絕緣電阻。鎧裝熱電偶的電極與外殼間絕獴電阻一般在50OMP以上，但在使用、

存放中如果受潮，則其迅速下降(小于5MQ),難以滿足使用要求。此時應(yīng)把鎧裝熱電偶

盤成圈，放人電烘箱中烘烤數(shù)小時，其絕緣電阻就可上升，取出即可使用。

(2)電極回路電阻。鎧裝熱電偶由于電極細(xì)、長度較長，所以一般電極回路電阻都超

過150。當(dāng)該電阻超過15。時，不應(yīng)再選用XC系列動圈儀表作為二次儀表，而應(yīng)選用

XF系列產(chǎn)品，或選用電子電位差計、數(shù)字溫度表等。

試題庫：

1、鎧裝熱電偶是由外套，內(nèi)裝高純度脫水氧化鎂或氧化鋁粉末作絕緣的一對熱電偶絲

組成(A)o

A：耐酸不銹鋼管或銀基高溫合金B(yǎng)：耐高溫合金鋼C：高速工具鋼

2、普通型熱電偶一般由(ABCD)組成。

A：熱電極B：絕緣管C：保護(hù)管D：接線盒

3、鎧裝熱電偶是由(ABC)拉伸加工而成的堅實組合體。

A：熱電極B：絕緣材料C：金屬套管D：接線盒

4、鎧裝熱電偶的優(yōu)點包括(ABCD)?

A：熱惰性小，反響快

B：測量端熱容量小，測溫精度高

C：可撓性好，有良好的柔性

D：節(jié)省材料，特別是貴金屬，從而降低本錢

5、鎧裝熱電偶使用時應(yīng)注意的問題包括（BD）。

A：絕緣管路B：絕緣電阻C：保護(hù)管D：電極回路電阻

2-2-4熱電極的材料及常用熱電偶種類

知識點：

根據(jù)金屬的熱電效應(yīng)原理，任意兩種不同的金屬材料都可作熱電極組成熱電偶，但實際

上并非如此，因此對制造熱電偶的材料應(yīng)滿足以下條件：

1.具有較高的物理穩(wěn)定性，就是說在測溫范圍內(nèi)熱電特性要穩(wěn)定，不隨時間變化，另

外，在高溫下金屬不易蒸發(fā)和再結(jié)晶，以免引起熱電極變質(zhì)、變細(xì)和相互污染。

2.具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，即要求在高溫下的抗氧化或抗腐蝕的能力強(qiáng)?

3.有較高的靈敏度，即在測溫范圍內(nèi)，單位溫度變化引起的熱電勢變化大。

4.熱電勢與溫度之間有單值的線性函數(shù)關(guān)系，這樣可以使顯示儀表刻度均勻。

5.復(fù)現(xiàn)性能要好，即同種材料的熱電偶，在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢相同，這種性

質(zhì)稱為復(fù)現(xiàn)性。復(fù)現(xiàn)性好，則便于成批生產(chǎn)和互換。

6.電阻溫度系數(shù)要小，導(dǎo)電率要高，這樣在不同溫度下的電阻值相差不大，由于線路

電阻變化引起的測量誤差比擬小。

7.機(jī)械性能好，材料組織要均勻，要有良好的韌性而便于加工成絲，具有較高的抗機(jī)

械損傷的能力。

下面介紹幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。

1.伯銬一銷熱電偶（分度號S）

用伯錯、鉗熱電極組成的熱電偶稱為鉗錯-伯熱電偶。其中伯錯合金為熱電偶的正極，

它是由90%的鈉和10%錯制成的合金；伯是負(fù)極，它是較純的伯絲。這種材料由于昂貴，

故一般加工成直徑為以下的熱電偶絲。由于易于得到高純度的伯和鉗銬，所以這種熱電偶的

物理機(jī)械性能比擬穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度高，便于復(fù)制，可用于精密的溫度測量和只制成標(biāo)準(zhǔn)熱

電偶，在氧化性和中性氣體中其物理化學(xué)性能比擬穩(wěn)定，在高溫不易氧化變質(zhì)，熔點也比擬

高。長時間使用時可測量1300℃以下的溫度，短時間使用時可測量1600℃的溫度。

/℃,在復(fù)原氣體和腐蝕性氣體中易損壞。其次是熱電特性的關(guān)系線性度差，長期在高

溫下使用時.，材料容易升華和再結(jié)晶，鏤分子對祐有污染作用，此外材料昂貴，本錢較高。

伯錯一鉗熱電偶的分度號為S,原為LB-3。

2.銀銘一銀硅熱電偶（分度號K）

用銀銘、銀硅作熱電極組成的熱電偶稱為銀銘-銀硅熱電偶。其中銀鋁合金為正極，它

是由90%的銀和10%的鋁制成的合金（也有用80%的銀和20%的銘制成的合金）；銀硅為負(fù)

極，它是由95%的銀和5%的鋁、硅、鋪制成的合金。熱電極的直徑根據(jù)使用情況而定，一

般多為?。由于兩根電極中均含有大量的銀，故抗氧化、抗腐蝕的能力強(qiáng)，化學(xué)性能比擬

穩(wěn)定，復(fù)制性能也較好，靈敏度較高，約為。C,相當(dāng)于鉗鏤-伯熱電偶的4倍。長時間使用

時可測量900℃以下的溫度，短時間使用時可測量1300℃的溫度。

其缺點是在復(fù)原性介質(zhì)和硫或硫化物介質(zhì)中很快被腐蝕，精度不如粕錯-伯熱電偶高，

但能滿足目前工業(yè)生產(chǎn)的要求，所以工業(yè)生產(chǎn)中采用最多的就是鍥銘-鑲硅熱電偶，如在火

電廠的汽、煙等系統(tǒng)的測溫元件均為銀銘-保硅熱電偶。

銀銘一保硅熱電偶的分度號為K,原為EU-2。

3.銀銘一考銅熱電偶（分度號E）

用銀銘、考銅作熱電極組成的熱電偶稱為銀銘-考銅熱電偶。其中銀銘為正極，它是由

90%的鍥和10%的銘制成的合金；考銅是負(fù)極，它是由56%的銅和44%的銀制成的合金。

熱電極的直徑多為1.2~2mm,這種熱電偶比擬適合在氧化性及中性氣體中使用，其突出的

特點是靈敏度高，約為mV/℃,此外，價格廉價。這種熱電偶廣泛運用于測量800℃以下的

溫度。

鍥格一考銅熱電偶的分度號為E,原為EA-2。

4.柏銬30—的銬6熱電偶（分度號B）

該熱電偶的正極為含錯30%的伯錯合金，負(fù)極為含銬6%的伯德合金，長期使用上限溫

度為1600℃,短期使用可達(dá)1800℃o

該熱電偶的特性與伯健10-伯熱電偶相似，其穩(wěn)定性更好，測溫上限更高，冷端溫度在

osio（rc變化時，可不用冷端補(bǔ)償。

該熱電偶的靈敏度低，也只宜在氧化性及中性介質(zhì)中使用。

伯銬30—鉗錯6熱電偶分度號B,舊分度號LL-2。

5.銅一康銅熱電偶（分度號T）

該熱電偶的正極為純銅，負(fù)極為康銅（含銀40%的銅銀合金），測溫范圍一般為-200s

350℃,短期使用上限可達(dá)400。（2。

該熱電偶測溫精度高，穩(wěn)定性好，低溫測量靈敏度高，價格低廉。但由于銅在高溫時易

氧化，故測溫上限較低。

銅一康銅熱電偶分度號T,舊分度號CK。

試題庫:

1、準(zhǔn)確度最高的熱電偶是(A)o

A：S型B：K型C：J型D：E型

2、試確定以下各熱電偶，哪一種是非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(B)o

A：銀鋁一銀硅熱電偶B：銀鉆一模硅熱電偶C：鐵一康銅熱電偶

3、試確定以下各熱電偶,哪一種是標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶(A).

A：銀銘一銀硅熱電偶B：鶴一鴿銖熱電偶C：鍥鉆一銀鋁熱電偶

4、在相同的溫度下，產(chǎn)生熱電勢最大的熱電偶是(C)o

A：伯銬10一銅熱電偶B：銀銘一銀硅熱電偶C：銀銘一考銅熱電偶

5、精確度最高的熱電偶是(A)o

A：S型B：K型C：E型

6、下面哪種熱電偶其熱電勢與溫度的線性關(guān)系最好：(C)。

A：S型B：E型C：K型

7、能以親磁與否判斷其正負(fù)極性的熱電偶是(C)o

A：K型B：E型C：S型

8、測溫范圍在1000C左右時，其測量精確度最高的溫度計是(B)。

A：光學(xué)高溫計B：伯銬10一鋁熱電偶C：銀銘一保硅熱電偶

9、銀銘一銀硅熱電偶的分度號是(C)o

A：SB：BC:KD:T

10、某一熱電偶的分度號是S,其測量上限長期使用為1300C,短期使用可達(dá)1600C,該

熱電偶是(A)。

A：柏銬熱電偶B：伯銘30—柏銬6熱電偶

C：銀鋁一銀硅熱電偶D：銅一康銅

11、銅一康銅熱電偶的分度號及測溫范圍是(0?

A：E,-200-900℃B：J,40s75℃C：T,-200-350℃D：K,-200-35℃

12、K分度熱電偶的負(fù)極是(D)材料。

A：銅銀B：鐵C：鎮(zhèn)珞D：銀硅

13、測溫范圍在1000℃左右時?，最適宜選用的溫度計是（B）。

A：光學(xué)高溫計B：伯銘10-伯熱電偶

C：銀銘一銀硅熱電偶1）