對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶適用溫度范圍及特性的分析

周建軍

(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院 天津 300192)

0 引 言

我國(guó)目前具有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶有多種。本文將對(duì)不同型號(hào)的熱電偶所適用的溫度范圍及不同特性進(jìn)行分析。

1 鉑銠10-鉑熱電偶

分度號(hào)為S型，測(cè)溫范圍為0～1,600,℃。這是一種貴金屬熱電偶，物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，鉑容易提純，因此復(fù)現(xiàn)性好、熱電特性穩(wěn)定、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠。我國(guó)傳遞使用的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶大多都采用這種熱電偶。此外，這種熱電偶的熔點(diǎn)高，故測(cè)溫上限也高，長(zhǎng)期使用最高溫度為 1,300,℃，短期使用最高溫度為1,600,℃，并具有良好的抗氧化性能，可在氧化性、中性介質(zhì)及真空中使用。這種熱電偶不足之處是價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度稍差，熱電勢(shì)較小，需配用靈敏度較高的測(cè)量?jī)x表。

2 鉑銠13-鉑熱電偶

分度號(hào)為 R 型，測(cè)溫范圍為 0～1,600,℃。這種熱電偶的熱電勢(shì)和熱電勢(shì)率都比鉑銠 10-鉑熱電偶高，如鉑銠 10-鉑熱電偶在 0～1,600,℃時(shí)熱電勢(shì)為16.771,mV，而鉑銠 13-鉑熱電偶在 0～1,600,℃的熱電勢(shì)為 18.842,mV。據(jù)國(guó)外有關(guān)資料報(bào)道，這種熱電偶復(fù)現(xiàn)的穩(wěn)定性也優(yōu)于 S型熱電偶，其他特性基本上與鉑銠10-鉑熱電偶一致。

3 鉑銠30-鉑銠6熱電偶

分度號(hào)為 B 型，測(cè)溫范圍為 0～1,800,℃。這種熱電偶的熔點(diǎn)高，因此測(cè)溫上限也高，可長(zhǎng)期工作在600～1,600,℃溫度下，短期最高使用溫度為1,800,℃，高溫下熱電特性更為穩(wěn)定。我國(guó)已建立了鉑銠 30-鉑銠6工作組，進(jìn)行溫標(biāo)傳遞工作。

4 鎳鉻-鎳硅熱電偶

分度號(hào)為 K 型，測(cè)溫范圍為 0～1,300,℃。這是一種能測(cè)較高溫度的廉金屬熱電偶。它的熱電勢(shì)和溫度關(guān)系近似線性，而且熱電勢(shì)大(1,300,℃時(shí)熱電勢(shì)為 52.398,mV)，熱電勢(shì)率高，平均為 41,mV/℃，是鉑銠-鉑銠熱電偶的4倍。此外，這種熱電偶具有較好的抗氧化性能，可以在氧化性氣氛或空氣中長(zhǎng)期使用。

5 鎳鉻硅-鎳硅熱電偶

分度號(hào)為 N 型，測(cè)溫范圍為 0～1,300,℃。這是一種新型熱電偶，是20世紀(jì)70年代初期由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局和澳大利亞國(guó)防部實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研制成功的。鎳鉻硅-鎳硅熱電偶具有與鎳鉻-鎳硅(K型)熱電偶相近的特點(diǎn)和熱電特性，但卻具有比 K型熱電偶便優(yōu)良的抗氧化性和高溫穩(wěn)定性，因此又稱為高穩(wěn)定廉金屬熱電偶。

6 鎳鉻-銅鎳(康銅)熱電偶

分度號(hào)為 E型，測(cè)溫范圍為-200～900,℃。這是一種熱電勢(shì)較高的廉金屬熱電偶，熱電勢(shì)率高(400～600,℃時(shí)約為 81.0,mV/℃)，可配用靈敏度低的測(cè)量?jī)x器，并具有良好的穩(wěn)定性、均勻性和適宜的導(dǎo)熱系數(shù)；價(jià)格便宜，適合于氧化氣氛中使用，不宜在還原性及含酸硫﹑ 碳和鹵族元素的氣氛中使用。

7 鐵-鎳銅(康銅)熱電偶熱電偶

分度號(hào)為 J型，測(cè)溫范圍為－40～750,℃。它具有穩(wěn)定性更好、靈敏度高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以在氧化性、惰性氣氛及真空中使用，還可以在還原性氣氛中使用。這種熱電偶不宜在含硫及濕氣環(huán)境中使用。

8 銅-康銅熱電偶

分度號(hào)為 T型，測(cè)溫范圍為-200～400,℃。這種熱電偶的特點(diǎn)是熱電性能好，電勢(shì)與溫度關(guān)系近似線性，熱電勢(shì)值大、靈敏度高、復(fù)制性好，是一種準(zhǔn)確度高的廉金屬熱電偶，在-100～0,℃范圍內(nèi)，可作二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶使用。銅-康銅熱電偶可以在還原性、氧化性、惰性氣氛及真空中使用。

9 鎢錸 3-鎢錸 25熱電偶和鎢錸 5-鎢錸 26熱電偶

分度號(hào)為WRe3/WRe25型、WRe5/WRe26型，測(cè)溫范圍為 0～2,300,℃。鎢錸熱電偶是一種高溫難熔金屬熱電偶，其特點(diǎn)是熔點(diǎn)高于 3,000,℃，熱電勢(shì)高，在保護(hù)氣氛( ﹑ ﹑氫 氮 氫)或真空中熱電特性穩(wěn)定，是目前測(cè)量 1,600,℃以上高溫唯一可供選用的標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶。此外，這種熱電偶價(jià)格便宜，若采用適當(dāng)保護(hù)措施，可部分代替鉑銠系列熱電偶，對(duì)節(jié)約貴金屬具有重要意義。

10 鎳鉻-金鐵熱電偶和銅-金鐵熱電偶

分度號(hào)為 NiCr-AuFe0.07型、Cu-AuFe0.07型；測(cè)溫范圍分別為-270～0,℃和-270～-196,℃。這種熱電偶都是以金鐵合金為負(fù)極的熱電偶，在低溫下都有較高的靈敏度和穩(wěn)定的熱電特性，可以測(cè)量液態(tài)到室溫內(nèi)的整個(gè)溫區(qū)。溫度梯度及磁場(chǎng)對(duì)這些熱電偶有較大的影響，使用時(shí)應(yīng)特別注意。