熱電偶的原理、特點及焊接方法

熱電偶是工業上zui常用的溫度檢測元件之一。其優點是：

①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶zui低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達+2800℃（如鎢-錸）。

③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

1．熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖2-1-1所

示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在

回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工

作的。

2．熱電偶的種類及結構形成

（1）熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家

標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它

有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準

化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標準生產，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

(2)熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

3．熱電偶冷端的溫度補償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

熱電偶焊接方法

1、電弧焊

電弧焊接可分為支流焊接和交流焊接兩種。

直流焊接時，熱電偶接電源正極，碳棒（光譜的）接電源負極，用碳棒與熱電極頂端瞬時接觸起弧，待測量端熔成球狀后迅速離開碳棒。這種焊接方法簡單、操作容易、測量端不易玷污，使用于貴金屬熱電偶的焊接。

交流焊接適用于焊接廉金屬熱電偶。焊接前，應仔細將測量端25-30mm一段的氧化物清除干凈，然后將兩電極頂端并齊，并絞成麻花狀。焊接時，在熱電極頂端蘸上焊劑，在置于電弧火焰中熔化3-5S，待成球狀后迅速取出，清楚掉焊點上的殘渣即可。這種方法設備簡單、操作容易，但熱電偶焊接點及附近電極滲碳玷污。

2、氬弧焊接

氬弧焊接裝置由直流焊接電源、高頻振蕩器、焊槍、對焊電源、工夾具等5部分組成。焊接時，利用伸出焊槍噴嘴的鈰-鎢絲作為負極，被焊熱電偶固定在夾具上作為正極。當兩極間通過高頻、高壓時將引燃電弧的作用，采用可控硅調壓，控制電弧強度，在氬氣保護下使鈰-鎢與被焊熱電偶之間產生弧光放電，利用電弧產生的高溫把熱電偶絲的端面熔化成球狀。為了便于熱電偶與電極對準，工作夾具與焊槍可以在空間水平和垂直方向移動。焊槍內裝有直徑1mm及1.5mm的鈰-鎢電極，供不同直徑的熱電偶焊接使用。

3、氣焊

采用氣焊時，應先將熱電極頂端加熱并蘸上焊劑（如鎳鉻-鎳硅偶的焊劑是四硼酸納和石英砂各一半混合而成），再將熱電極置于乙炔或氫氧火焰中，待熔成球狀后迅速取出，立即放入熱水中洗去焊接點上的殘渣。這種方法操作簡單，應用較廣。適用于廉金屬熱電偶的焊接。

4、碳粉焊接

碳粉焊接裝置類似于電弧焊接，不同的是電源的一極不是接碳棒，而是接盛有碳粉的石墨坩堝，另一極接被焊熱電偶。焊接時，把熱電極插入石墨粉中，幾秒鐘后即可焊好。這種焊接方法較電弧焊方便，但易引起熱電極脆斷。該方法適用于廉金屬熱電偶的焊接。

5、鹽水焊接

在燒杯中裝入氯化納溶液，在水溶液中放入鉑絲作一電極，而熱電極作為另一極。焊接時，將熱電偶頂部與溶液稍接觸，接通電源，待起弧后迅速斷開電源。這種焊接方法適用與焊接直徑較細0.03mm-0.3mm熱電偶。