熱電偶,作為溫度測量領域的重要工具,其種類繁多,各具特色,適用于不同的工作環境和需求。在深入探討熱電偶的種類之前,我們先了解一下熱電偶的基本原理。熱電偶是基于熱電效應工作的,即當兩種不同材質的導體連接成閉合回路時,若兩端溫度存在差異,就會產生熱電勢,這個熱電勢的大小與兩端溫差成正比。基于這一原理,熱電偶被廣泛用于各種溫度測量場合。

一、按材質分類
1. 貴金屬熱電偶
貴金屬熱電偶主要由鉑、銠、鈀等貴金屬及其合金制成,具有高精度、高穩定性、高可靠性等特點。其中,鉑銠10-鉑熱電偶(S型)和鉑銠13-鉑熱電偶(R型)是兩種最常見的貴金屬熱電偶。它們廣泛應用于冶金、電力、石油化工等行業的溫度測量。
2. 廉金屬熱電偶
廉金屬熱電偶主要由銅、鎳、鐵等廉金屬及其合金制成,具有價格低廉、線性度好、測量范圍寬等特點。其中,銅-康銅熱電偶(T型)和鎳鉻-鎳硅熱電偶(K型)是兩種最常用的廉金屬熱電偶。它們廣泛應用于食品、醫藥、環保等行業的溫度測量。

二、按結構分類
1. 鎧裝熱電偶
鎧裝熱電偶是將熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者組合加工而成的堅實組合體。其結構特點使熱電偶具有可彎曲、耐磨損、抗振動、熱響應時間快等優點。鎧裝熱電偶廣泛應用于工業爐、熱處理、熱處理設備、管道等場合的溫度測量。
2. 薄膜熱電偶
薄膜熱電偶是將熱電偶材料制成薄膜狀,通過微加工技術將其附著在基底材料上。薄膜熱電偶具有體積小、重量輕、響應速度快、測量精度高等優點。它適用于微納電子器件、生物醫學等領域的溫度測量。
3. 裸絲熱電偶
裸絲熱電偶是指熱電偶絲直接暴露在空氣中的熱電偶。它結構簡單,價格低廉,但容易受到環境因素的影響,如氧化、腐蝕等。裸絲熱電偶適用于一些對測量精度要求不高、環境較為穩定的場合。

三、按測量范圍分類
1. 高溫熱電偶
高溫熱電偶主要用于測量高溫環境下的溫度,如鉑銠熱電偶、鎢錸熱電偶等。它們能夠在高溫下保持穩定的性能,并具有較高的測量精度。高溫熱電偶廣泛應用于冶金、陶瓷、玻璃等行業的溫度測量。
2. 低溫熱電偶
低溫熱電偶主要用于測量低溫環境下的溫度,如鍺熱電偶、碳熱電偶等。它們能夠在低溫下保持良好的熱電性能,并具有較高的測量靈敏度。低溫熱電偶廣泛應用于制冷、超導、航天等領域的溫度測量。

四、材料特性
1.鉑電阻
鉑電阻與溫度之間的關系接近于線性,在0~630.74℃范圍內可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2) (2-1)在-190~0℃范圍內為Rt=R0(1+At+Bt2十Ct3) (2-2)式中,RO、Rt為溫度0°及t°時鉑電阻的電阻值,t為任意溫度,A、B、C為溫度系數,由實驗確定,A=3.9684×10-3/℃,B=-5.847×10-7/℃2.C=-4.22×10-l2/℃3.由式(2-1)和式(2-2)看出,當R0 值不同時,在同樣溫度下,其Rt值也不同。
2.銅電阻
在測溫精度要求不高,且測溫范圍比較小的情況下,可采用銅電阻做成熱電阻材料代替鉑電阻。在-50~150℃的溫度范圍內,銅電阻與溫度成線性關系,其電阻與溫度關系的表達式為Rt=R0(1+At) (2-3)式中,A=4.25×10-3~4.28×10-3℃為銅電阻的溫度系數。
五、特殊類型熱電偶
1. 輻射熱電偶
輻射熱電偶是一種利用輻射能量進行溫度測量的熱電偶。它不受介質性質的影響,能夠測量難以接觸或腐蝕性強的介質的溫度。輻射熱電偶廣泛應用于爐膛、鍋爐、管道等場合的溫度測量。
2. 微型熱電偶
微型熱電偶是指尺寸較小的熱電偶,通常用于測量微小空間或微納電子器件的溫度。微型熱電偶具有體積小、重量輕、響應速度快等優點,是微納電子領域的重要測溫工具。
綜上所述,熱電偶的種類繁多,各具特色。在實際應用中,我們需要根據具體的工作環境和需求選擇合適的熱電偶類型。同時,我們也需要了解熱電偶的基本原理和性能特點,以便更好地使用和維護熱電偶設備。