熱電偶的原理、特點(diǎn)及焊接方法

　　熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：
　　
　　①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。
　　
　　②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶zui低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。
　　
　　③構(gòu)造簡(jiǎn)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(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。
　　
　　1．熱電偶測(cè)溫基本原理
　　
　　將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所
　　
　　示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在
　　
　　回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工
　　
　　作的。
　　
　　2．熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形成
　　
　　（1）熱電偶的種類(lèi)
　　
　　常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類(lèi)。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它
　　
　　有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。
　　
　　(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：
　　
　　①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；
　　
　　②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
　　
　　③補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
　　
　　④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
　　
　　3．熱電偶冷端的溫度補(bǔ)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(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。
　　
　　在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)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(shí)，熱電偶接電源正極，碳棒（光譜的）接電源負(fù)極，用碳棒與熱電極頂端瞬時(shí)接觸起弧，待測(cè)量端熔成球狀后迅速離開(kāi)碳棒。這種焊接方法簡(jiǎn)單、操作容易、測(cè)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(yīng)仔細(xì)將測(cè)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(shí)，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(diǎn)上的殘?jiān)纯伞＿@種方法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，但熱電偶焊接點(diǎn)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(duì)焊電源、工夾具等5部分組成。焊接時(shí)，利用伸出焊槍噴嘴的鈰-鎢絲作為負(fù)極，被焊熱電偶固定在夾具上作為正極。當(dāng)兩極間通過(guò)高頻、高壓時(shí)將引燃電弧的作用，采用可控硅調(diào)壓，控制電弧強(qiáng)度，在氬氣保護(hù)下使鈰-鎢與被焊熱電偶之間產(chǎn)生弧光放電，利用電弧產(chǎn)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(duì)準(zhǔn)，工作夾具與焊槍可以在空間水平和垂直方向移動(dòng)。焊槍內(nèi)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(shí)，應(yīng)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(diǎn)上的殘?jiān)＿@種方法操作簡(jiǎn)單，應(yīng)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(lèi)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(shí)，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(shí)，將熱電偶頂部與溶液稍接觸，接通電源，待起弧后迅速斷開(kāi)電源。這種焊接方法適用與焊接直徑較細(xì)0.03mm-0.3mm熱電偶。