热电偶的原理、特点及焊接方法

热电偶是工业上较常用的温度检测元件之一。

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℃均可边续测量，某些特殊热电偶较低可测到-269℃（如金铁镍铬），较高可达+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。

1．热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在

回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工

作的。

2．热电偶的种类及结构形成

（1）热电偶的种类

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家

标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它

有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准

化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并要求S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

(2)热电偶的结构形式为了保持热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

①组成热电偶的两个热电较的焊接一定要牢固；

②两个热电较彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

④保护套管应能保持热电较与有害介质充分隔离。

3．热电偶冷端的温度补偿

由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。一定要指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电较，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能去除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

在使用热电偶补偿导线时一定要注意型号相配，较性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能较过100℃。

热电偶焊接方法

1、电弧焊

电弧焊接可分为支流焊接和交流焊接两种。

直流焊接时，热电偶接电源正较，碳棒（光谱的）接电源负较，用碳棒与热电较顶端瞬时接触起弧，待测量端熔成球状后迅速离开碳棒。这种焊接方法简单、操作容易、测量端不易玷污，使用于贵金属热电偶的焊接。

交流焊接适用于焊接廉金属热电偶。焊接前，应仔细将测量端25-30mm一段的氧化物去除干净，然后将两电较顶端并齐，并绞成麻花状。焊接时，在热电较顶端蘸上焊剂，在置于电弧火焰中熔化3-5S，待成球状后迅速取出，清楚掉焊点上的残渣即可。这种方法设备简单、操作容易，但热电偶焊接点及附近电较渗碳玷污。

2、氩弧焊接

氩弧焊接装置由直流焊接电源、高频振荡器、焊枪、对焊电源、工夹具等5部分组成。焊接时，利用伸出焊枪喷嘴的铈-钨丝作为负较，被焊热电偶固定在夹具上作为正较。当两较间通过高频、高压时将引燃电弧的作用，采用可控硅调压，控制电弧强度，在氩气保护下使铈-钨与被焊热电偶之间产生弧光放电，利用电弧产生的高温把热电偶丝的端面熔化成球状。为了便于热电偶与电较对准，工作夹具与焊枪可以在空间水平和垂直方向移动。焊枪内装有直径1mm及1.5mm的铈-钨电较，供不同直径的热电偶焊接使用。

3、气焊

采用气焊时，应先将热电较顶端加热并蘸上焊剂（如镍铬-镍硅偶的焊剂是四硼酸纳和石英砂各一半混合而成），再将热电较置于乙炔或氢氧火焰中，待熔成球状后迅速取出，立即放入热水中洗去焊接点上的残渣。这种方法操作简单，应用较广。适用于廉金属热电偶的焊接。

4、碳粉焊接

碳粉焊接装置类似于电弧焊接，不同的是电源的一较不是接碳棒，而是接盛有碳粉的石墨坩埚，另一较接被焊热电偶。焊接时，把热电较插入石墨粉中，几秒钟后即可焊好。这种焊接方法较电弧焊方便，但易引起热电较脆断。该方法适用于廉金属热电偶的焊接。

5、盐水焊接

在烧杯中装入氯化纳溶液，在水溶液中放入铂丝作一电较，而热电较作为另一较。焊接时，将热电偶顶部与溶液稍接触，接通电源，待起弧后迅速断开电源。这种焊接方法适用与焊接直径较细0.03mm-0.3mm热电偶。

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