全國(guó)咨詢熱線
400 001 8468
專注航空、新能源汽車等新興行業(yè)溫度傳感器的研發(fā)及制造
熱電偶問答
熱電偶、RTD 和熱敏電阻的比較 ?
什么是熱電偶？
熱電偶是一種用于測(cè)量溫度的傳感器。熱電偶由兩個(gè)由不同金屬制成的線腿組成。電線腿在一端焊接在一起，形成一個(gè)連接點(diǎn)。
該結(jié)點(diǎn)是測(cè)量溫度的地方。當(dāng)結(jié)經(jīng)歷溫度變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓。然后可以使用熱電偶參考表（鏈接）解釋電壓以計(jì)算溫度。
熱電偶有多種類型，每種類型在溫度范圍、耐用性、抗振性、耐化學(xué)性和應(yīng)用兼容性方面都有其獨(dú)特的特性。
J、K、T 和 E 型是“賤金屬”熱電偶，是最常見的熱電偶類型。R、S 和 B 型熱電偶是“貴金屬”熱電偶，用于高溫應(yīng)用（請(qǐng)參閱熱電偶溫度范圍。
熱電偶用于許多工業(yè)、科學(xué)和 OEM 應(yīng)用。它們幾乎可以在所有工業(yè)市場(chǎng)中找到：發(fā)電、石油/天然氣、制藥、生物技術(shù)、水泥、造紙和紙漿等。熱電偶還用于爐灶、熔爐和烤面包機(jī)等日常電器。
通常選擇熱電偶是因?yàn)樗鼈兂杀镜?、溫度限制高、溫度范圍寬和耐用?/p>
什么是熱電偶的冷（參考）結(jié)點(diǎn)？
冷端或參考端是提供參考點(diǎn)的熱電偶的末端。
熱電偶測(cè)量?jī)蓚€(gè)結(jié)點(diǎn)之間的溫度差。他們不測(cè)量實(shí)際溫度。傳感結(jié)是熱電偶線焊接（或以其他方式連接）在一起的地方，位于需要溫度的點(diǎn)。
另一個(gè)結(jié)點(diǎn)通常位于它連接到儀器（測(cè)量設(shè)備或變送器）的地方。這被稱為冷端或參考端。
熱電偶毫伏表和數(shù)學(xué)公式基于 0°C 的冷端溫度。為了確定實(shí)際溫度，儀器必須“調(diào)整”環(huán)境溫度和 0°C 之間的差異。這種調(diào)整稱為冷端補(bǔ)償。
接地或不接地的熱電偶？
當(dāng)傳感結(jié)（物理和電氣）連接到金屬外殼時(shí)，熱電偶稱為“接地”。
有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但通常不接地的熱電偶更可取，提供較慢的響應(yīng)時(shí)間是可以接受的。
圖
熱電偶和 RTD溫度傳感器有什么區(qū)別？
溫度范圍
首先，考慮溫度范圍的差異。貴金屬熱電偶可以達(dá)到 3,100 F，而標(biāo)準(zhǔn) RTD 的極限為 600 F，而擴(kuò)展范圍的 RTD 的極限為 1,100 F。
成本
普通閥桿熱電偶比普通閥桿 RTD 便宜 2 到 3 倍。
熱電偶頭組件比等效的 RTD 頭組件便宜大約 50%。
精度、線性度和穩(wěn)定性
作為一般規(guī)則，RTD比熱電偶更準(zhǔn)確。在較低的溫度范圍內(nèi)尤其如此。
RTD 也比熱電偶更穩(wěn)定并且具有更好的線性度。如果精度、線性度和穩(wěn)定性是您的主要關(guān)注點(diǎn)，并且您的應(yīng)用在 RTD 的溫度限制范圍內(nèi)，請(qǐng)使用 RTD。
耐用性
在傳感器行業(yè)，與熱電偶相比，RTD 被廣泛認(rèn)為是耐用性較差的傳感器。
響應(yīng)時(shí)間
RTD 不能接地。因此，它們的響應(yīng)時(shí)間比接地?zé)犭娕悸?/p>
此外，熱電偶可以放置在直徑小于 RTD 的護(hù)套內(nèi)。
較小的護(hù)套直徑會(huì)增加響應(yīng)時(shí)間。例如，直徑為 1/16 英寸的接地?zé)犭娕肌?/p>
護(hù)套鞘將比 ?” 直徑內(nèi)的 RTD 具有更快的響應(yīng)時(shí)間。
熱電偶結(jié)類型有哪些？
接地?zé)犭娕迹?/strong>
這是最常見的連接樣式。當(dāng)熱電偶線和護(hù)套都焊接在一起以在探頭尖端形成一個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，熱電偶接地。
接地?zé)犭娕季哂蟹浅：玫捻憫?yīng)時(shí)間，因?yàn)闊犭娕寂c護(hù)套直接接觸，允許熱量輕松傳遞。
接地?zé)犭娕嫉囊粋€(gè)缺點(diǎn)是熱電偶更容易受到電干擾。這是因?yàn)樽o(hù)套經(jīng)常與周圍區(qū)域接觸，為干擾提供了路徑。
未接地?zé)犭娕迹?/strong>
當(dāng)熱電偶線焊接在一起但它們與護(hù)套絕緣時(shí)，熱電偶未接地。
電線通常由礦物絕緣層隔開。
外露熱電偶（或“裸線熱電偶”）：
當(dāng)熱電偶線焊接在一起并直接插入過程中時(shí)，熱電偶暴露在外。
響應(yīng)時(shí)間非?？?，但暴露的熱電偶線更容易腐蝕和退化。除非您的應(yīng)用程序需要暴露的連接點(diǎn)，否則不推薦使用這種樣式。
不接地不常見：
未接地的非普通熱電偶由與護(hù)套絕緣的雙熱電偶組成，并且每個(gè)元件彼此絕緣。
MI電纜是什么？
MI（礦物絕緣）電纜用于將熱電偶線彼此絕緣并與圍繞它們的金屬護(hù)套絕緣。
MI 電纜有兩根（或四根雙工時(shí)）熱電偶線從管子中間向下延伸。
然后將管子填充氧化鎂粉末并壓實(shí)以確保電線正確絕緣和分離。
MI 電纜有助于保護(hù)熱電偶線免受腐蝕和電氣干擾。
熱電偶護(hù)套有何不同？
●316SS（不銹鋼）：這是最常見的護(hù)套材料。它相對(duì)耐腐蝕并且具有成本效益。
●304SS：這種護(hù)套不像 316SS 那樣耐腐蝕。316SS 和 304SS 之間的成本差異是名義上的。
●Inconel（注冊(cè)商標(biāo)）600：這種材料推薦用于強(qiáng)腐蝕性環(huán)境。
熱電偶線顏色代表什么？
熱電偶可以通過其導(dǎo)線絕緣層的顏色來識(shí)別。
例如，國(guó)際上，J 型熱電偶級(jí)電線有一根紅線和一根白線，通常帶有棕色外皮。
J 型延長(zhǎng)線也有一根紅線和一根白線，但它有黑色外護(hù)套。
一般來說，熱電偶或延長(zhǎng)線的紅線是負(fù)極，正極線根據(jù)熱電偶的類型進(jìn)行顏色編碼。
不同的國(guó)家使用不同的顏色代碼。
熱電偶線電纜和延長(zhǎng)線有什么區(qū)別？
熱電偶級(jí)導(dǎo)線用于制造熱電偶探頭。
熱電偶級(jí)導(dǎo)線通常用于連接處和閥桿護(hù)套內(nèi)部。這是因?yàn)闊犭娕技?jí)導(dǎo)線比擴(kuò)展級(jí)導(dǎo)線具有更好的精度規(guī)格。
延長(zhǎng)線是一種較便宜的低等級(jí)線。它用于將信號(hào)從熱電偶探頭擴(kuò)展到控制系統(tǒng)或數(shù)字顯示器。
由于使用了較低等級(jí)的金屬，因此延伸等級(jí)的電線更經(jīng)濟(jì)。
不應(yīng)在工藝本身中使用延伸級(jí)線材，也不應(yīng)將極端溫度和溫度循環(huán)視為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)線材。
什么是塞貝克效應(yīng)？
當(dāng)兩根不同金屬或金屬合金的導(dǎo)線（熱線）在一端（熱接點(diǎn)）連接在一起時(shí)，就形成了熱電偶。
如果熱端和開路端之間存在溫差，則熱電偶中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)（熱電壓）。這也稱為塞貝克效應(yīng)。
什么是 CJC？
熱電偶測(cè)量始終需要來自連接線端（熱端）和開路端（冷端）的信息。該冷結(jié)也被稱為參考點(diǎn)。
參考點(diǎn)溫度的變化通過 CJC 測(cè)量（冷端補(bǔ)償）進(jìn)行補(bǔ)償。
溫度變送器 CJC 測(cè)量可以是內(nèi)部功能或集成在連接器中的測(cè)量電阻器。
如果參考點(diǎn)遠(yuǎn)離變送器，則必須對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的溫度測(cè)量，并將其作為補(bǔ)償信號(hào)連接到變送器。
什么是補(bǔ)償電纜和延長(zhǎng)電纜？
補(bǔ)償電纜是一種熱電偶測(cè)量電路電纜，用字母C標(biāo)識(shí)（例如 K 型電纜 KC）。
補(bǔ)償電纜的導(dǎo)線具有與 TC 傳感器的熱線相同的電氣特性，但材料不同。
補(bǔ)償電纜是比延長(zhǎng)電纜更具成本效益的解決方案，但允許的最高環(huán)境溫度較低，大約 100…200 °C，具體取決于絕緣材料。
延長(zhǎng)電纜是一種熱電偶電纜，用字母X標(biāo)識(shí)（例如 K 型電纜 KX）。延長(zhǎng)線的線材與TC傳感器的熱線材質(zhì)完全相同。
這些電纜甚至可以達(dá)到與熱電偶相同的環(huán)境溫度。
什么是微量加熱/傳感器？
伴熱是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，通常用于保持管道和連接的設(shè)備不凍結(jié)。
伴熱的重要作用是保持流經(jīng)管道的物料的溫度和流量穩(wěn)定。
跟蹤加熱最常見的實(shí)現(xiàn)方式是電氣，它提供了良好的可調(diào)節(jié)性。
然而，為了精確的過程控制和調(diào)整，還需要精確的溫度數(shù)據(jù)。
對(duì)于這些應(yīng)用，我們?cè)O(shè)計(jì)了高質(zhì)量的伴熱傳感器，這些傳感器已經(jīng)面世多年，也適用于防爆應(yīng)用。
什么尺寸的熱套管適合我的應(yīng)用？
根據(jù)您的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，您需要了解：
●工作溫度 (°C)
●工作壓力（bar），比容（m3/kg）
●速度（米/秒）
確定這些之后，您就可以參考 ASME 標(biāo)準(zhǔn) PTC 19.3 TW-2010 熱套管部分，該部分通過井設(shè)計(jì)計(jì)算。
以下是您可以遵循的一些基本規(guī)則* ：
●通常，較高的流速需要較短的熱套管。
●確保熱套管材料與其浸入的介質(zhì)兼容。
●經(jīng)濟(jì)型焊接熱套管可用于低流量應(yīng)用，例如一些 HVAC 冷卻器管線（通常小于 1-3 英尺/秒）。
●錐形熱套管通常比階梯（減少尖端）熱套管更適合高流速。
什么是高溫計(jì)并解釋其工作原理？
高溫計(jì)是一種非接觸式設(shè)備，可以攔截和測(cè)量熱輻射。
不與輻射體進(jìn)行任何接觸的過程稱為高溫測(cè)量。該設(shè)備可用于確定物體表面的溫度。
高溫計(jì)嚴(yán)格按照黑體輻射原理工作。在這里，目標(biāo)的發(fā)射率起著重要作用，因?yàn)樗鼪Q定了目標(biāo)在高溫計(jì)中的亮度。
由于其高精度、速度、經(jīng)濟(jì)性和特定優(yōu)勢(shì)，它被廣泛用作許多工業(yè)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)程序。
目前應(yīng)用的：
●光學(xué)系統(tǒng)從物體收集可見光和紅外能量并將其聚焦到檢測(cè)器。
●探測(cè)器接收來自光學(xué)系統(tǒng)的光子能量并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以驅(qū)動(dòng)溫度顯示或控制單元。
熱電偶測(cè)量結(jié)點(diǎn)
當(dāng)需要最大的靈敏度和最快的響應(yīng)時(shí)，建議使用外露（測(cè)量）結(jié)來測(cè)量流動(dòng)或靜態(tài)的非腐蝕性氣體溫度。
盡管熱響應(yīng)較慢，但絕緣結(jié)更適用于腐蝕性介質(zhì)。
在將多個(gè)熱電偶連接到相關(guān)儀器的某些應(yīng)用中，絕緣可能是必不可少的，以避免在測(cè)量電路中出現(xiàn)雜散信號(hào)。如果沒有指定，這就是標(biāo)準(zhǔn)。
接地（接地）接頭也適用于腐蝕性介質(zhì)和高壓應(yīng)用。
它提供比絕緣結(jié)點(diǎn)更快的響應(yīng)和暴露結(jié)點(diǎn)不提供的保護(hù)。
熱電偶標(biāo)準(zhǔn)
●ASTM E 235：用于核能或其他高可靠性應(yīng)用的護(hù)套熱電偶 K 型和 N 型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
●ASTM E 839：護(hù)套熱電偶和護(hù)套熱電偶材料的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。
●ASTM E 220：通過比較技術(shù)校準(zhǔn)熱電偶的測(cè)試方法
●ASTM E 230：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的規(guī)格和溫度-EMF 表。
●ASTM E 585：緊湊型 MI、MS、賤金屬熱電偶電纜的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
●ASTM E 608：壓實(shí) MI、MS、賤金屬熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
●ASTM E 696：鎢錸合金熱電偶線的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
●ASTM E 1652：用于金屬護(hù)套 PRT、賤金屬熱電偶和貴金屬熱電偶的氧化鎂和氧化鋁粉末和可壓碎絕緣體的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
●IS 12579：賤金屬礦物絕緣熱電偶電纜和熱電偶規(guī)范。
●GB/T 1598-2010：中國(guó)鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)。
●IEC 584：熱電偶的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
熱套管的應(yīng)用
熱套管為溫度探頭提供保護(hù)，防止不利的操作條件，例如腐蝕性介質(zhì)、物理沖擊（例如熔爐中的熟料）和高壓氣體或液體。
它們的使用還允許快速輕松地更換探頭，而無(wú)需“打開”過程。
主要應(yīng)用領(lǐng)域有：
●保護(hù)管用于熱電偶
●確保高壓應(yīng)用中的完整性
●較小的井用于低壓應(yīng)用
●直井用于腐蝕性和侵蝕性環(huán)境
●對(duì)于需要對(duì)溫度變化做出快速響應(yīng)的應(yīng)用，裝配式口袋可配備縮小的尖端。
一體式熱套管適用于最高過程負(fù)載，具體取決于其設(shè)計(jì)。因此，在石化工業(yè)中，現(xiàn)在幾乎只使用一體式熱電偶。
熱電偶結(jié)構(gòu)的類型
有兩種最常用的熱電偶結(jié)構(gòu)。
這些是礦物絕緣 (MI) 熱電偶和非 MI 熱電偶。
礦物絕緣熱電偶：
氧化鎂絕緣熱電偶用于許多過程和實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。
它們堅(jiān)固耐用且可彎曲，其相當(dāng)高的額定溫度使 MgO 熱電偶成為眾多溫度測(cè)量應(yīng)用的熱門選擇。
MgO 傳感器的構(gòu)造方法是將一個(gè)或多個(gè)元件放入合適材料和尺寸的護(hù)套中，用松散填充或可壓碎的氧化鎂粉末或絕緣體將元件與自身和護(hù)套絕緣，然后將填充的護(hù)套擠壓或拉伸至其最后縮小尺寸。
模鍛工藝生產(chǎn)出具有高度壓實(shí)的 MgO 絕緣層的元件，并在元件本身與其護(hù)套之間提供高介電強(qiáng)度絕緣。
礦物絕緣熱電偶由嵌入密實(shí)耐火氧化物粉末絕緣體中的熱電偶線組成，全部封閉在無(wú)縫拉制金屬護(hù)套（通常為不銹鋼）中。
在一端，芯線和護(hù)套是從“熱”接頭焊接的。在另一端，熱電偶連接到延長(zhǎng)線、連接頭或連接器的“過渡”。
非 MI 熱電偶
在非 MI 熱電偶中，熱電偶線要么用陶瓷珠絕緣，要么在陶瓷絕緣后，用金屬護(hù)套（通常是不銹鋼）覆蓋，并提供某種形式的端接（例如延長(zhǎng)線、連接頭或連接器）。
在這種類型的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)提供護(hù)套保護(hù)時(shí)，熱電偶線不受測(cè)量環(huán)境的影響。
護(hù)套材料取決于測(cè)量環(huán)境，通常使用不銹鋼。根據(jù)腐蝕環(huán)境選擇不同的護(hù)套。
這種結(jié)構(gòu)不提供靈活性，并且在小尺寸中找不到。機(jī)械強(qiáng)度不太好。
在非 MI 結(jié)構(gòu)中，護(hù)套可以根據(jù)適用性由陶瓷或金屬制成。
暴露、接地和未接地所有類型的結(jié)均在 MI 和非 MI 結(jié)構(gòu)中形成。
