热电偶的结构

热电偶是应用热电效应的一种感温元件。工业用热电偶通常由热电极、绝缘子、保护套管及接线盒组成。为了保证热电偶可靠、稳定工作，其结构上要求组成热电偶的两个热电极焊接必须牢固，彼此之间应有很好的绝缘，补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠等。

    (1)热电极

    热电极是组成热电偶的两种不同的导体，分为正热电极和负热电极，构成热电偶两热电极的金属丝或合金丝称为热电偶丝。热电极根据热电效应的基本原理，任意两种不同性质的导体或半导体都可作为热电极组，组成一支热电偶。但实际情况并不如此，热电极材料需要经过严格选择，满足一定的要求，如以下几方面。

    ①在测温范围内要有足够物理、化学稳定性，不易被氧化或腐蚀，其热电性质要稳定，不随时间变化。

    ②在测温范围内热电势与温度成单值函数关系，并尽可能呈线性关系；当温度变化时，热电势变化大。

    ③电阻温度系数要小，电导率要高，这样电极电阻小，电阻随温度变化也小。

    ④复制性要好，这样便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换性。

    ⑤材料组织均匀、要有韧性，便于加工成丝。

    ⑥对于工业使用来讲，还要有经济性，价格相对便宜。

要*上述这些条件，实际是很困难的，所以要在不同的测温条件下采用不同的热电极材料。

    (2)绝缘子

两热电极之间要求有良好的绝缘，绝缘子就是用于防止两根热电极短路，通常采用套管形式，所以也称绝缘套管。不同绝缘子材料的特性决定了其可以应用的测温范围，常见的如表所示。

  (3)保护套管

    为延长热电偶的使用寿命，使之免受化学和机械损伤，通常将热电极(含绝缘套管)装入保护管内，起到保护、固定和支撑热电极的作用。保护管的材料应有较好的气密性，使热电偶电极不直接与被测介质接触，这样不仅可延长热电偶的寿命，还可起到支撑和固定热电极、增加其强度的作用。保护管的材料本身还应物理、化学性能稳定，不产生对热电极的腐蚀，在高温环境使用时，耐高越和抗振性能良好。热电偶保护管及绝缘选择是否合适，将直接影响到热电偶的使用寿命和测量的准确度，被用作保护竹的材料主要分金属和非金属两大类。

    (4)接线盒

    热电偶的接线盒用来固定接线座和连接外接导线之用，还可起着保护热电极免受外界侵蚀。接线盒一般由铝合金制成，为了适应不同的测温要求和使用条件，热电偶具有多种结构形式，根据被测介质温度对象和现场环境条件要求，可以设计成普通型、铠装型、防溅型、防水型、防爆型、薄膜型、表面型、浸入型等。发电厂热工仪表中常用热电偶主要有普通型和铠装型两种。

    普通型热电偶主要用来测量气体、蒸汽和液体等介质的温度，根据测温范围及环境的不同。所用热电偶电极和保护套管的材料也不同，但因使用条件基本类似，所以这类热电偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接和法兰连接两种。

    铠装热电偶是将热电偶丝装在有绝缘材料的金属套管中被加工成可弯曲的坚实组合体，它分为单支、双支。铠装热电偶具有体积小、热容量小、动态响应快、可挠性好、强度高、耐压、耐振、耐冲击等优点，被广泛应用于工业生产过程。

    铠装热电偶测量端结构形式有露端型、接壳型和绝缘型三种基本形式，这三种形式结构的特点如表所示。

铠装热电偶三种测量端结构形式及特点