熱電偶的原理、特點(diǎn)及焊接方法

熱電偶是工業(yè)上較常用的溫度檢測元件之一。

其優(yōu)點(diǎn)是：

①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶較低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），較高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。

1．熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在

回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工

作的。

2．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成

（1）熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它

有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)

化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并要求S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。

(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保持熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：

①組成熱電偶的兩個(gè)熱電較的焊接一定要牢固；

②兩個(gè)熱電較彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；

③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護(hù)套管應(yīng)能保持熱電較與有害介質(zhì)充分隔離。

3．熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。一定要指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電較，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能去除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。

在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)一定要注意型號(hào)相配，較性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能較過100℃。

熱電偶焊接方法

1、電弧焊

電弧焊接可分為支流焊接和交流焊接兩種。

直流焊接時(shí)，熱電偶接電源正較，碳棒（光譜的）接電源負(fù)較，用碳棒與熱電較頂端瞬時(shí)接觸起弧，待測量端熔成球狀后迅速離開碳棒。這種焊接方法簡單、操作容易、測量端不易玷污，使用于貴金屬熱電偶的焊接。

交流焊接適用于焊接廉金屬熱電偶。焊接前，應(yīng)仔細(xì)將測量端25-30mm一段的氧化物去除干凈，然后將兩電較頂端并齊，并絞成麻花狀。焊接時(shí)，在熱電較頂端蘸上焊劑，在置于電弧火焰中熔化3-5S，待成球狀后迅速取出，清楚掉焊點(diǎn)上的殘?jiān)纯伞＿@種方法設(shè)備簡單、操作容易，但熱電偶焊接點(diǎn)及附近電較滲碳玷污。

2、氬弧焊接

氬弧焊接裝置由直流焊接電源、高頻振蕩器、焊槍、對焊電源、工夾具等5部分組成。焊接時(shí)，利用伸出焊槍噴嘴的鈰-鎢絲作為負(fù)較，被焊熱電偶固定在夾具上作為正較。當(dāng)兩較間通過高頻、高壓時(shí)將引燃電弧的作用，采用可控硅調(diào)壓，控制電弧強(qiáng)度，在氬氣保護(hù)下使鈰-鎢與被焊熱電偶之間產(chǎn)生弧光放電，利用電弧產(chǎn)生的高溫把熱電偶絲的端面熔化成球狀。為了便于熱電偶與電較對準(zhǔn)，工作夾具與焊槍可以在空間水平和垂直方向移動(dòng)。焊槍內(nèi)裝有直徑1mm及1.5mm的鈰-鎢電較，供不同直徑的熱電偶焊接使用。

3、氣焊

采用氣焊時(shí)，應(yīng)先將熱電較頂端加熱并蘸上焊劑（如鎳鉻-鎳硅偶的焊劑是四硼酸納和石英砂各一半混合而成），再將熱電較置于乙炔或氫氧火焰中，待熔成球狀后迅速取出，立即放入熱水中洗去焊接點(diǎn)上的殘?jiān)?。這種方法操作簡單，應(yīng)用較廣。適用于廉金屬熱電偶的焊接。

4、碳粉焊接

碳粉焊接裝置類似于電弧焊接，不同的是電源的一較不是接碳棒，而是接盛有碳粉的石墨坩堝，另一較接被焊熱電偶。焊接時(shí)，把熱電較插入石墨粉中，幾秒鐘后即可焊好。這種焊接方法較電弧焊方便，但易引起熱電較脆斷。該方法適用于廉金屬熱電偶的焊接。

5、鹽水焊接

在燒杯中裝入氯化納溶液，在水溶液中放入鉑絲作一電較，而熱電較作為另一較。焊接時(shí)，將熱電偶頂部與溶液稍接觸，接通電源，待起弧后迅速斷開電源。這種焊接方法適用與焊接直徑較細(xì)0.03mm-0.3mm熱電偶。

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