护套热电偶的结构

除了已经介绍的电缆传感器和护套电阻温度计外，还有其他方法来测量应用中的温度。然而，这些可能性是基于一个不同的测量原理。我们正在谈论的是热电偶。它们有一个很大的优势，就是可以在高达1600℃以上的环境中使用。

热电偶是由两种不同金属（合金）的导电连接形成的。这些金属在测量点上相互连接。在结点处会产生一个与温度有关的接触电压。该电压（热电电压）取决于两种合金以及连接点（测量点）和开口端（连接点）之间的温度差。重要的是：末端必须用相同的合金（热电偶丝）或与热电偶丝具有相同热电特性的合金（补偿丝）续接，直到已知温度的对比测量点。不同合金的导线按类型进行标识（见表）。

 

合金	热电偶类型	颜色	测量范围
NiCr-Ni	K	绿色	-200…+1200 °C
Fe-CuNi	J	黑色	-40…+750 °C
Pt100Rh-Pt	S	橙色	-40…+1600 °C
Cu-CuNi	T	棕色	-200…+350 °C
NiCrSi-NiSi	N	粉红色	-270…+1300 °C
Pt13Rh-Pt	R	橙色	-40…+1600 °C
NiCr-CuNi	E	紫色	-200…+900 °C
Fe-CuNi	L	蓝色	-200…+800 °C

 

护套热电偶的结构

护套热电偶由热电偶材料制成的两个导体组成。

它们被包裹在氧化镁和不锈钢护套（如 Inconel 600）中。在测量行业，这被称为护套测量电缆。将其缩短至所需长度，然后将两根导线连接在一起（在几乎所有工业应用中，这些导线都是焊接在一起的，以承受振动和冲击）。

然后在打开的部分再次填充氧化镁，并用粉浆封口。

由于使用了氧化镁，护套热电偶的固定效果非常好，可以承受高压和高温（取决于热电偶类型，见表），不会出现任何问题。坚固的抗震结构确保了其耐用性。与护套电阻温度计一样，护套热电偶也可以弯曲，从而适应应用环境。

护套热电偶有三种不同的结构。对于响应速度极快的情况，可采用外露或穿孔测量点。如果需要耐压、耐腐蚀且能承受机械影响的结构，则采用无绝缘结构更为有利。另一种方法是在测量点和套管壁之间填充氧化镁作为绝缘材料。这就是所谓的绝缘护套热电偶。这可以保护 MTE 不受电影响，并使其更耐绝缘。不过，绝缘也会相应增加响应时间。为了解决这一问题，工业应用中通常使用直径较小的绝缘护套热电偶。

当然，根据不同的应用情况，还需要不同的连接方式。上述带自由端护套热电偶还可通过硅胶电缆或热电偶连接器等进行扩展。此外，与带护套的电阻传感器一样，这里也可以连接螺纹或其他紧固件。利用热电偶测量原理，还可以制造带有连接头的温度传感器。除了纯护套热电偶外，还可以在电缆传感器上安装热电偶，即所谓的 TE 传感器。

TE 传感器（热电偶传感器）的结构

TE 传感器由热电偶电缆或绞合导线构成。它们在测量点处相互连接，从而实现与护套热电偶相同的测量原理。传感器的构造有无数种。最常见的变体包括带有外露或穿孔测量端头的空气传感器、各种形式的表面传感器和管道接触式传感器。PD 传感器的构造与电缆传感器类似： 使用 TE 电缆、保护套管和可能的灌封化合物，以及其他组件来提高绝缘电阻或响应时间。

TE 传感器与电缆传感器的区别在于所采用的测量原理。例如，TE 传感器不使用铂传感器，而是使用热电偶线。与护套热电偶一样，两根导线在顶端相互连接，然后插入套管。如果需要，可将套管封装并填充导热膏。连接的电缆必须符合测量原理，因此必须由热电偶材料制成。此外，还可以连接补偿电缆，补偿电缆的合金材料与热电偶材料不同，但热电特性相同。这使得补偿电缆的成本大大降低，但精确度也低于热电偶电缆。