k型热电偶探头原理 浅析k型热电偶

本文主要是关于k型热电偶的相关介绍，并详细阐述了k型热电偶探头的相关原理，分析了k型热电偶测温电路的特点。

k型热电偶

K型热电偶是一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。

K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

K型热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2mm～4.0mm。

正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90:10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni:Si=97：3，其使用温度为-200℃~1300℃。

K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。

K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛。

k型热电偶探头原理

换成热电动势信号， 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系， 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表， 测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。

k型热电偶特点

检出(测温)元件热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。必须配二次仪表，其优点是：

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

2根据温度测量范围及精度，选用相应分度号的热电偶

使用温度在1300~1800℃，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶；要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电偶；使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶；250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。

热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。

热电偶 最小插入深度：应不小于其保护套管外径的8－10倍（特列产品例外）

绝缘电阻：当周围空气温度为15－35℃，相对湿度<80%时绝缘电阻≥5兆欧（电压100V）。具有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为93± 3℃ 时，绝缘电阻≥0.5兆欧（电压100V）

高温下的绝缘电阻：K型

热电偶在高温下，其热电极（包括双支式）与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻（按每米计）应大于下表规定的值。

k型热电偶测温电路

热电偶测温必须由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最简单的热电偶测温示意图。

按右图组成的热电偶蕊及测温电偶丝1 ，如果将热电偶的热端加热，使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路中就会产生热电势，这种物理现象就称为热电现象（即热电效应）。在热电偶回路中产生的电势由温差电势和接触电势两部分组成。接触电势：它是两种电子密度不同的导体相互接触时产生的一种热电势。当两种不同的导体A和B相接触时，假设导体A和B的电子密度分别为Na和Nb并且Na》Nb，则在两导体的接触面上，电子在两个方向的扩散率就不相同，由导体A扩散到导体B的电子数比从B扩散到A的电子数要多。导体A失去电子而显正电，导体B获得电子而显负电。因此，在A、B两导体的接触面上便形成一个由A到B的静电场，这个电场将阻碍扩散运动的继续进行，同时加速电子向相反方向运动，使从B到A的电子数增多，最后达到动态平衡状态。此时A、B之间也形成一电位差，这个电位差称为接触电势。此电势只与两种导体的性质相接触点的温度有关，当两种导体的材料一定，接触电势仅与其接点温度有关。温度越高，导体中的电子就越活跃，由A导体扩散到B导体的电子就越多，接触面处所产生的电动势就越大，即接触电势越大。

当时做的热电偶电路非常简单，用了一个ADI公司的热电偶放大器AD595，不过这个玩艺非常的贵，而且还不太好买，另外还尝试了一个直接转成SPI的转换芯片Maxim的Max6675。

这里说明一下AD595，这个玩艺还是比较好用的，就是非常贵阿。

AD595的基本介绍AD595是AD公司生产的一款热电偶放大器，他将仪器放大器和热电偶冷接头补偿器全部集成在一块单片芯片上，产生一个10mV/℃的 输出。管脚的可选择性使其可以作为一个线性放大补偿器或者是设置工作点控制器的开关输出。AD595包含一个热电偶故障报警，如果有热电偶的一脚或双脚开 路，他可以显示报警信号。报警输出有很多种灵活的方式，包括TTL形式。AD595能够用一个单端+5V电压供电。如果用负电压，则可以测量0℃以下的温度。

MAX6675调试起来不太好用。

具有冷端补偿和A/D转换功能的单片集成Ｋ型热电偶变换器，测温范围0℃～1024℃，主要功能特点如下：直接将热电偶信号转换为数字信号，具有冷端补偿功能，简单的SPI串行接口与单片机通讯，12位A/D转换器、0.25℃分辨率，单一+5V的电源|稳压器电压，热电偶断线检测，工作温度范围-20℃～+85℃

K型热电偶补偿导线

K型热电偶补偿导线使用特性

1．导体最高工作温度：耐热级：聚全*乙丙烯(F46)200℃，可溶性聚四*乙烯260℃，硅橡胶180℃，普通级：聚氯乙烯70℃和105℃，交联聚乙烯90℃，低烟无卤阻燃聚烯烃70℃，交联型90℃和125℃。

2．低环境温度：聚氯乙烯护套：固定敷设-40℃，非固定敷设-15℃，塑料绝缘和护套：固定敷设-60℃，非固定敷设-20℃。

3．电缆允许弯曲半径：非铠装电缆最小为外径的6倍，铜带屏蔽或钢带铠装点缆最小为电缆外径的12倍，塑料绝缘和护套最小为电缆外径的10倍。

K型热电偶补偿导线是使用最普遍的热电偶。它与调节、显示仪表的连接,几乎毫不例外地采用铜一铜镍40补偿导线。该种补偿导线价格低廉。但其正、负两极材料的机械性能相差悬殊,其正极线强度极差,不耐挠曲,因而设计成较粗的线径,致使安装使用均感不便。这是其无法克服的缺点。一般用聚氯乙烯绝缘和护套补偿导线或电缆具有优良的防潮、耐磨及阻燃特性；耐高温*塑料绝缘和护套补偿导线或电缆采用连续挤出工艺，更有耐高温、耐寒、耐酸碱油水、不延燃、抗老化等优越性，产品质量高于国标GB/T4989-94(等效采用IEC584-3)的规定。

结语

关于k型热电偶的相关介绍就到这了，希望本文能对你有所帮助。

相关阅读推荐：k型热电偶工作原理及详细参数

相关阅读推荐：k型和e型热电偶测温范围详解