STTT系列熱電偶溫度感測器採用不鏽鋼外殼封裝，內部填充導熱材料和密封材料灌封而成，尺寸小巧，適用於儀器儀表，精密恆溫設備等溫度的測量。
基本介紹
- 中文名：STTT系列熱電偶溫度感測器
- 環境溫度：15～35℃
- 試驗電壓：直流10～100V
- 相對濕度：<=80%
- 絕緣電阻值：>100MΩ
工作原理,功能配置,
工作原理
溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。熱電阻和熱電偶是工業界套用最為廣泛的溫度檢測器件。
熱電偶由於構造簡單、適用溫度範圍廣、使用方便、承受熱以及機械衝擊能力強以及回響速度快等特點，常用於工業中高溫區域的溫度測量。但其靈敏度比較低，容易受到環境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。
熱電偶通常套用於溫度高、振動衝擊大等惡劣環境以及適合於微小結構測溫場合。
熱電偶系列 | 熱電偶簡介 |
STTT-V | STTT-V系列熱電偶溫度感測器用外帶絕緣的熱電偶絲材焊接而成，是測溫產品里結構最為簡單的一種，回響速度極快，適用於醫療，暖通，製冷,環境實驗等領域的快速溫度測量 |
STTT-R | STTT-R系列熱電偶溫度感測器採用不鏽鋼外殼封裝，內部填充導熱材料和密封材料灌封而成，尺寸小巧，適用於儀器儀表，精密恆溫設備等溫度的測量 |
STTT-S | STTT-S系列熱電偶溫度感測器適用於金屬設備表面和內部溫度的測量，安裝簡單方便 |
STTT-T | STTT-T系列熱電偶溫度感測器採用不鏽鋼外殼或鎧裝絲材焊接封裝而成，尺寸小巧，安裝方便，適用於精密儀器、恆溫設備、流體管道等溫度的測量 |
STTT-C1 | STTT-C1系列熱電偶溫度感測器使用標準航插連線器，方便現場連線及維護，適用於精密儀器、攜帶型儀表等溫度的測量使用 |
STTT-H | STTT-H系列熱電偶溫度感測器採用不鏽鋼鎧裝絲材焊接封裝而成，適用於水溫、氣溫、暖通空調等領域的溫度測量 |
STTT-F | STTT-F系列熱電偶溫度感測器採用金屬外殼封裝，內部填充導熱材料和密封材料灌封而成，適用於物體表面溫度的測量 |
STTT-A | STTT-A系列熱電偶溫度感測器帶有彈簧頂緊結構，使測溫面和被測對象緊密接觸，測溫迅速準確，廣泛套用於塑膠機械、模具、軸承等溫度的測量 |
STTT-B | STTT-B系列熱電偶溫度感測器採用不鏽鋼外殼封裝，頂部為鋁質防水接線盒，廣泛套用於電力、石化、烘爐，塑膠化纖等大型機械設備的溫度測量 |
功能配置
熱電偶：如果兩種不同成分的均質導體形成迴路，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端，當兩端存在溫差時，就會在迴路中產生熱電流，那么兩端之間就會存在Seebeck熱電勢，這種物理現象稱為塞貝克效應或熱電效應。熱電勢隨著測量端溫度升高而增加，熱電勢的大小隻和熱電偶導體材質以及兩端溫差有關，和熱電偶導體材質的長度、直徑無關。
分度號
熱電阻（偶）的輸出電阻（勢）和溫度的對應關係稱為熱電阻（偶）的分度。
熱電偶
按IEC584-1，584-2國際標準， S、B、R、K、N、E、T、J八種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。
S/ B /R
高溫下物理化學性能穩定，測溫準確度高，具有良好的抗氧化性能，可在氧化性、惰性氣氛中連續使用。不適宜在還原氣氛或含金屬蒸汽、真空的條件下使用。對沾污非常敏感。選擇低鐵高純氧化鋁作為絕緣材料或保護管比較合適。
K
測溫範圍寬，為－270～1300°C，溫度和熱電勢關係近似線性。具有良好的抗氧化性能，可以在氧化性氣氛或惰性氣氛中連續使用。不適宜在真空、含碳、含硫氣氛中使用。價格便宜。
N
具有K偶相近的特點和熱電特性，但具有比K偶更優良的抗氧化性和高溫穩定性。常用溫度範圍650～1200°C。
E
測溫範圍－200～900°C，具有良好的穩定性、均勻性和適宜的導熱係數，熱電勢率在熱電偶中最高，適宜於低溫使用。常用於氧化性和輕微還原性或惰性氣氛中，不適宜在強還原性及含硫、碳和鹵族元素的氣氛中使用。
T
測溫範圍－270～400°C，常用－200～350°C，特點是熱電性能好，電勢與溫度關係近似線性，熱電勢值大、靈敏度高、複製性好，是一種準確度高的廉金屬熱電偶。可以在還原性、氧化性、惰性氣氛及真空中使用。
J
測溫範圍－40～750°C，具有穩定性好，靈敏度高，價格低廉等優點。主要用於還原性氣氛，能耐氫氣及一氧化碳氣體腐蝕。也可用於氧化性氣氛，但正極為純鐵，氧化速度快。不能在高溫（540°C以上）含硫氣氛中使用。
熱電偶物理化學性質
熱電偶名稱 | 分度號 | 熱電極化學成分 | 熔點（℃） | 測溫範圍（℃） | 推薦使用溫度範圍（℃） |
鉑銠10-鉑 | S | Pt 90%；Rh 10%(SP) | 1850 | 0～1600 | 1000～1300 |
Pt 100%(SN) | 1769 | ||||
鉑銠13-鉑 | R | Pt 87%；Rh 13%(RP) | 1860 | 0～1600 | 900～1300 |
Pt 100%(RN) | 1769 | ||||
鉑銠30-鉑銠6 | B | Pt 70%；Rh 30%(BP) | 1927 | 0～1800 | 1300～1600 |
Pt 94%；Rh 6%(BN) | 1826 | ||||
鎳鉻-鎳矽 | K | Ni 90~91%；Cr 9~10% (KP) | 1427 | -270～1300 | -200～1200 |
Ni 97~98%；Si 2~3% (KN) | 1399 | ||||
鎳鉻-銅鎳（康銅） | E | Ni 90%；Cr 10%(EP) | 1429 | -200～900 | -200～750 |
Cu 55%；Ni 45% (EN) | 1222 | ||||
鐵-銅鎳（康銅） | J | Fe 100%(JP) | 1492 | -40～750 | -40～750 |
Cu 55%；Ni 45%(JN) | 1222 | ||||
銅-銅鎳（康銅） | T | Cu 100%(TP) | 1084.62 | -200～400 | -200～350 |
Cu 55%；Ni 45%(TN) | 1222 | ||||
鎳鉻矽-鎳矽鎂 | N | Ni 84.4%；Cr 14.2%；Si 1.4%(NP) | 1420 | -270～1300 | 650～1200 |
Ni 95.5%；Si 4.4%；Mg 0.1%(NN) | 1330 |
精度
溫度感測器的精度主要由元件材料本身物理化學性質及其製造工藝決定。並會隨時間有所漂移。
工業溫度感測器已經建立了嚴格的精度標準規範，這些規範詳細闡明了感測器製造時的初始性能。在使用過程中，時間、溫度、環境和工作條件等都會引起感測器精度的變化。同時，整個系統的精度還跟相關儀器和裝置的參數有關。
熱電偶的允差（參比端為0℃）
分度號 | 允差（℃）/ 溫度範圍 | ||
Ⅰ級 | Ⅱ級 | Ⅲ級 | |
S R | ±1℃ / 0～1100℃ | ±1.5℃ / 0～600℃ | -/- |
±[1+0.003(t-1100)] ℃ / 1100～1600℃ | ±0.25%t / 600～1600℃ | -/- | |
B | -/- | ±0.25%t / 600～1700℃ | ±4℃ / 600～800℃ |
-/- | -/- | ±0.5%t / 800～1700℃ | |
K N | ±1.5℃ / -40～375℃ | ±2.5℃ / -40～333℃ | ±2.5℃ / -167～40℃ |
±0.4%t / 375～1000℃ | ±0.75%t / 333～1200℃ | ±1.5%|t| / -200～-167℃ | |
E | ±1.5℃ / -40～375℃ | ±2.5℃ / -40～333℃ | ±2.5℃ / -167～40℃ |
±0.4%t / 375～800℃ | ±0.75%t / 333～900℃ | ±1.5%|t| / -200～-167℃ | |
J | ±1.5℃ / -40～375℃ | ±2.5℃ / -40～333℃ | -/- |
±0.4%t / 375～750℃ | ±0.75%t / 333～750℃ | -/- | |
T | ±0.5℃ / -40～125℃ | ±1℃ / -40～133℃ | ±1℃ / -67～40℃ |
±0.4%t / 125～250℃ | ±0.75%t / 133～350℃ | ±1.5%|t| / -200～-67℃ |
溫度感測器的結構及安裝固定方式會影響其回響時間、使用溫度範圍、環境、壽命等。
接點形式
熱電偶
露端式(E) | 熱電偶測量端偶絲直接暴露於工作環境中，絕緣層開口密封以防止液體或氣體滲透。這樣結構的熱電偶回響速度最快，但測量端容易受腐蝕和機械損壞。 |
接殼式(G) | 感測器外殼與偶絲焊接在一起，形成完全密封的一體化接點。工作於液體、氣體、高壓以及腐蝕性環境中。回響時間接近於露端式熱電偶。 |
絕緣式(U) | 測量端接點與外殼絕緣。適用於外部電干擾和溫度變換頻率大的場合。回響時間三種接點形式中最長。 |
雙支絕緣式(W) | 等同於雙支獨立絕緣式熱電偶製造在一根鎧裝金屬管里。 |
雙支公共端式(V) | 等同於雙支熱電偶製造在一根鎧裝金屬管里。但有公共端，相當於兩組熱電偶信號有一個公用輸出端。適用於接殼式和絕緣式。 |
一般來說，接殼式形式具有良好的性能和可靠性，在一般測量中套用最廣；絕緣式形式通過導線禁止層與外殼的連線，形成整個感測器禁止，可以有效避免感測器、儀表和電源引入的干擾。
保護管
保護管的作用是為了保護溫度感測器感溫元件，不使其與被測介質直接接觸，避免或減少有害介質的侵蝕，火焰和氣流的沖刷和輻射，以及機械損傷。同時還起著固定和支撐感測器感溫元件的作用。
在輕微腐蝕和一般工業套用中，304和316（316L）是用得最為廣泛的不鏽鋼保護管材料，在我國由於考慮成本，321不鏽鋼也被大量使用。不鏽鋼保護管通常使用在900℃以下，現在部分國外產品也能用到1150℃。900℃以上一般使用非金屬材料保護管。
常用不鏽鋼材料化學成分
中國 | 日本 JIS | 美國 AISI | 化學成分% | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | 其它 | |||
00Cr18Ni10 | SUS304L | 304L | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 8-12 | 18-20 | |
0Cr18Ni9 | SUS304 | 304 | ≤0.07 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 8-11 | 17-19 | |
0Cr18Ni10Ti (1Cr18Ni9Ti) | SUS321 | 321 | ≤0.12 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 8-11 | 17-19 | Ti:5(C%-0.02) -0.08 |
00Cr17Ni14Mo2 | SUS316L | 316L | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 12-15 | 16-18 | Mo:2-3 |
1Cr18Ni12Mo2Ti | 316 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 11-14 | 16-19 | Mo: 1.8-2.5 | |
0Cr25Ni20 (1Cr25Ni20Si2) | SUS310s | 310s | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.03 | 19-22 | 24-26 | Ti: 5xC%-0.07 |
GH3030 | ≤0.12 | ≤0.80 | ≤0.70 | ≤0.03 | ≤0.02 | 其餘 | 19-22 | Fe:≤1.5 |
常用不鏽鋼保護管特性
鋼號 | 使用溫度℃ | 特性 |
321 | -200—900 | 奧氏體不銹耐酸鋼，耐熱、抗氧化。通常作為一般耐熱鋼使用 |
304 304L | -200—900 | 奧氏體不銹耐酸鋼，低碳含量，具有良好耐晶間腐蝕性。通常作為耐熱鋼使用 |
316 316 L | -200—900 | 奧氏體不鏽鋼耐酸鋼，低碳含量，具有良好耐晶間腐蝕性，耐熱、抗無機酸、有機酸、鹼和海洋大氣中的耐蝕。作為耐腐蝕鋼使用 |
310s | -200—1000 | 鐵系體形高鉻不鏽鋼，耐熱，在800℃空氣冷卻狀態下有良好抗晶間腐蝕性，在1000℃、1100℃有良好的抗氧化性。具有高溫抗氧化性，耐腐蝕性。通常作為耐熱鋼使用 |
GH3030 | 0—1100 | 鎳基耐高溫抗腐蝕合金鋼，高溫強度高，具有優良的抗腐蝕性能，抗氧化性能，對各種廢氣、鹼性溶液和大多數有機酸及人合物有很高的抗腐蝕抗力。通常作為耐熱鋼使用 |
常用非金屬材料保護管種類及特性
材質 | 代碼 | 化學成分% | 常用溫度℃ | 最高使用溫度℃ | 特性 |
石英 | QT | SiO2 | 1000 | 1100 | 耐熱衝擊性好，但強度低，耐酸性強，耐鹼性差，在H2及還原性氣體中氣密性差。 |
粘土質瓷管 高鋁質瓷管 剛玉質瓷管 | CB3 CB2 CB1 | Al2O3 99.5 | 1000 1400 1600 | 1500 1800 | Al2O3的純度越高，其高溫強度、電絕緣性能、耐磨性能越好，在氧化性或還原性氣氛中，也可用到很高的溫度。 |
氧化鎂 | MgO 97 | 1800 | MgO易水解。在高溫下燒成的高密度材料，耐無機鹽及氧化性氣體腐蝕。 | ||
氧化鋯 | ZR | ZrO2 94 CaO 6 | 1800 | 2400 | 在高溫下難與氧化性、中性物質反應，但受鹼性氧化物腐蝕。 |
回響時間
在溫度出現階躍變化時，溫度感測器的輸出變化至量程變化的50%所需要的時間稱為熱回響時間，用τ0.5表示。影響τ0.5的因素與保護管材料、直徑、壁厚有關，而且還與其結構形式、安裝方法、置入深度以及被測介質的流速、種類有關。
絕緣電阻
常溫絕緣電阻的試驗電壓可取直流10～100V任意值，環境溫度在15～35℃範圍內，相對濕度應不大於80%，常溫絕緣電阻值應大於100MΩ。
公稱壓力
一般是指在常溫下，保護管所能承受的不至破裂的靜態外壓，試驗壓力一般採用公稱壓力的1.5倍。
引入誤差
溫度感測器在測量過程中的主要誤差來源有:：感測器對分度表的誤差；絕緣不良引起的誤差；線路電阻引起的誤差；測量儀表的誤差以及傳熱誤差、動態相應誤差、干擾誤差等。對於熱電偶來說還有參考端溫度變化引起的誤差；補償導線的誤差等。其中有些誤差是在一定條件下才會出現，而且通過一定措施是可以消除的。
