热电偶的结构

热电偶温度传感器广泛应用于工业生产过程中的温度测量。根据其用途和安装位置不同，它具有多种结构形式。

1.普通工业热电偶的结构

热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等几个主要部分组成，其结构如图9－7所示。现对各部分构造做简单的介绍。

（1）热电极

热电极又称偶丝，它是热电偶的基本组成部分。用普通金属做成的偶丝，其直径一般为0.5～3.2mm；用贵重金属做成的偶丝，直径一般为0.3～0.6mm。偶丝的长度则由工作端插入被测介质中的深度来决定，通常为300～2000mm，常用的长度为350mm。

（2）绝缘管

绝缘管又称绝缘子，是用于热电极之间及热电极与保护套之间进行绝缘保护的零件，以防止它们之间互相短路。其形状一般为圆形或椭圆形，中间开有2个、4个或6个孔，热电偶偶丝穿孔而过。材料为黏土质、高铝质、刚玉质等，根据使用的热电偶而定。

（3）保护套管

保护套管是用于保护热电偶感温元件免受被测介质化学腐蚀和机械损伤的装置。保护套管应具有耐高温、耐腐蚀且导热性好的特性，可以用作保护套管的材料有金属、非金属及金属陶瓷三大类。金属材料有铝、黄铜、碳钢、不锈钢等，其中1Cr18Ni9Ti不锈钢是目前热电偶保护套管使用的典型材料。非金属材料有高铝质（Al2O3的质量分数为85％～90％）、刚玉质（Al2O3的质量分数为99％），使用温度都在1300℃以上。金属陶瓷材料有氧化镁加金属钼，这种材料使用温度在1700℃，且在高温下有很好的抗氧化能力，适用于钢水温度的连续测量，形状一般为圆柱形。

（4）接线盒

热电偶的接线盒用于固定接线座和连接外界导线，起着保护热电极免受外界环境侵蚀和保证外接导线与接线柱接触良好的作用。接线盒一般由铝合金制成，根据被测介质温度范围和现场环境条件要求，可设计成普通型、防溅型、防水型、防爆型等接线盒。

图9－7 普通工业热电偶的结构

1—测量端；2—热电极；3—绝缘管；4—保护套管；5—接线盒

2.铠装热电偶

它是由金属套管、绝缘材料和热电极经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。金属套管材料可以是铜、不锈钢 （1Cr18Ni9Ti）或镍基高温合金 （GH30）等；绝缘材料常使用电熔氧化镁／氧化铝／氧化铍等的粉末；而热电极无特殊要求。套管中热电极有单支 （双芯）、双支 （四芯），彼此间互不接触。我国已生产S型、R型、B型、K型、E型、J型和铱铑40－铱等铠装热电偶，套管最长可达100m以上，管外径最细能达0.25mm。铠装热电偶已达到标准化、系列化。铠装热电偶体积小，热容量小，动态响应快，可挠性好，柔软性良好，强度高，耐压、耐振、耐冲击，因此被广泛应用于工业生产过程。铠装热电偶冷端连接补偿导线的接线盒的结构，根据不同的使用条件，有不同的形式，如简易式、带补偿导线式、插座式等，这里不做详细介绍，选用时可参考有关资料。