铠装热电偶作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统，用以直接测量或控制各种生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。铠状热电偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。

简介

铠装热电偶

铠装热电偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时，亦可以作为装配式热电偶的感温元件。它可以直接测量各种生产过程中从0℃~800℃范围内的液体、蒸汽和其气体介质以及固体表面的温度。与装配式热电偶相比，铠装热电偶具有可弯曲、耐高压、热响应时间短和坚固耐用等优点。

工作原理

是两种不同成份的导体两端经焊接，形成回路，直接测温端叫工作端，接线端子端叫冷端，也称参比端。当工作端和参比端存在温差时，就会在回路中产生热电流，接上显示仪表，仪表上就会指示出热电偶所产生的热电动势的对应温度值。铠装热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，热电动势的大小只和热电偶导体材质以及两端温差有关，和热电极的长度、直径无关。铠装热电偶的结构原理是，是由导体、高绝缘氧化镁、外套1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管，经多次一体拉制而成。铠装热电偶产品主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶组成基本结构，并配以各种安装固定装置组成。

特点

铠装热电偶是温度测量中应用广泛的温度器件，他的主要特点就是测吻范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电势有两种电势组成；温差电势和接触电势。温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电势也不相同，而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散，当他们达到一定的平衡后所形成的电势，接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。

　　国际上应用的热电偶具有一个标准规范，国际上规定热电偶分为八个不同的分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T，其测量温度的可测零下270摄氏度，可达1800摄氏度，其中B，R，S属于铂系列的热

电偶，由于铂属于贵重金属，所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线我们称为补偿导线。不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种，延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同，但是实际中，延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了，热电偶的正极连接补偿导线的红色线，而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜 合金。

冷端的温度补偿

由于铠装热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省铠装热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把铠装热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使铠装热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用铠装热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与铠装热电偶连接端的温度不能超过100℃。

测温原理

　　电偶是用两种不同成份的导体焊接在一起，两端温度不同时，在回路中就会有热电势产生，因此势电偶

是通过测量电势从而测量温度的一种感温原件，它是一种变换器，它能将温度信号转变为电信号再由显示仪表显示出来。

　　热电偶测量温度的基本原理是热电效应，将两种不同成份的金属导体首尾相连接成闭合回路，如两接点的温度不等，则在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将两种不同的金属材料一端焊接而成，焊接的一端叫做测量端，未焊接的一端叫做参考端，参考端在使用时通常恒定在一定的温度(如00C)当对测量端加热时，在接点处有热电势产生。如参考端温度恒定，其热电势的大小和方向只与两种金属材料的特性和测量端的温度有关，而与势电偶的精细和长短无关。当测量端的温度改变后，势电势也随之改变，并且温度和热电势之间有一固定的函数关系，利用这个关系就可以测量温度。

测量范围

　　常用的温度仪表有铠装热电偶。

　　铠装热电偶：测量500℃以上的高温，火电厂种主蒸汽的温度，过热起管壁温度，高温烟气温度。特点：

能测量高温，性能稳定，准确可靠、结构简单、易于维护、便于信号的远传和实现多点切换测量。主要的型号：分度号：S或LB-3上限1300℃（短时1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短时1800℃）K或EU-2上限1200℃（短时1300℃）T或CK上限-200～350℃（短时400℃）E或EA-2上限-200～900℃热电阻：测量高、性能稳定、灵敏度高、应用范围广、可远距离策问、实现温度自动控制和记录铂热电阻，测温650℃，Pt50,Pt100,铜电阻：50-150℃Cu50,Cu100。注意：自热效应引起的误差，Pt工作d电流为小于6mA，迟滞带来的影响，热容量大，充分的热交换，测量才准确。安装：安装时，与被测介质形成逆流，至少成90° 分度号：S或LB-3上限1300℃（短时1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短时1800℃）K或EU-2上限1200℃（短时1300℃）T或CK上限-200～350℃（短时400℃）E或EA-2上限-200～900℃：测量高、性能稳定、灵敏度高、应用范围广、可远距离策问、实现温度自动控制和记录。铂，测温650℃，Pt50,Pt100,铜电阻：

技术指标

　　不同材料和直径铠装热电偶型号、分度号及推荐使用温度电极材料

铠装热电偶热响应时间在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出值变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需要的时间，称为热响应时间，用τ表示（取50%时用τ0.5表示）。 铠装热电偶热响应时间τ0.5（秒）

　　注：绝缘电阻用MΩ·m表示，即为常温绝缘电阻与铠装偶长度的乘积。

　　例如：1000MΩ·m表示：1m长的试样的绝缘电阻为

　　1000MΩ，10ｍ长的试样的绝缘电阻为100MΩ。

　　对于长度小于１ｍ的铠装偶，按１ｍ计算。

　　插座式接线盒和带补偿导线的铠装热电偶不在此例。

　　测量范围和准确度

热响应时间

在温度出现阶段变化时,热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的50%所需的时间称为热电响应时间铠装热电偶热响应不大于下表的规定

形式

　　露端式： 热响应时间短；适于测量发动机排气等 要求响应快的温度测量；机械强度较低。

接壳式 ：热响应时间短；公称压力大（可达34MPa）;不适用于有电磁干扰的场合。

　　绝缘式 ：热响应时间较前两种长，使用寿命长；抗电磁干扰；在对热响应时间无特殊要求的场合多采用此种形式。

　　分离式 ： 双支，避免信号干扰，其特点同绝缘式。

基本结构

　　铠装热电偶主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶元件等组成基本结构，并配以各种安装固定装置。安装固定型式 固定装置是供用户安装时使用。铠装热电偶有：无固定装置、固定卡套式，可动卡套式，固定法兰式，可动法兰式五种结构型式。固定卡套式只供性固定使用，可动卡套式可做多次固定使用。

检定方法

　　金属熔体快速铠装热电偶的检定方法及装置。该装置主要由一能容纳两只被测偶端部石英管的扁加热线圈、两只与被测偶形状相同的铠装热电偶及相应的控温显示输出装置构成。检定方法是首先利用两只校准热电偶找出扁加热线圈中使这两只校准偶热电势相同的点，用被检偶取代其中的一只校准偶，在其它条件不变的情况下，待被检偶的读数稳定后与校准偶的读数相比较即可知被检偶的量值是否准确。此方法提供了快速测温热电偶的实验室检定手段，可对快速测温热电偶在多个温度点上进行测试并作出全面的评价。

　　其特征在于：a、该装置是由一扁加热线圈、一对校准铠装热电偶及控温显示输出装置构成。b、检定方法是先将两只校准热电偶从加热线圈两端相对插入，使铠装热电偶热端接触，通过改变校准热电偶在加热线圈中的位置使两只校准热电偶的热电势相同，用被测快速热电偶取代其中一只校准热电偶，读取其稳定状态下的热电势值与校准热电偶热电势进行比对即可知被测快速铠装热电偶的准确度。

应用

　　通常和显示仪表，记录仪表，电子计算机等配套使用。直接测量各种生产过程中的0-1300度范围内液体，蒸汽和气体介质以及固体表面温度。

特点

　　1 热响应时间少，减少动态误差；

　　2 可弯曲安装使用；

　　3 测量范围大；

　　4 机械强度高，耐压性能好；

仪器仪表：仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

仪器功能

　　仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量；还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。

仪器仪表的作用

　　科学技术是生产力，仪器是科学技术发展的重要“工具”。科学家王大珩先生指出，“机器是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”，是科学研究的“先行官”，是军事上的“战斗力”，是现代社会活动的“物化法官”。不言而喻，仪器在当今时代推动科学技术和国民经济的发展具有非常重要的地位。

　　1.仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障。人类发展史上任何大的飞跃都是基于工具的巨大创新和根本变革驱动的，作为“工具”的科学仪器的发展和创新往往是催生科技创新的重要要素。

　　2.仪器是经济发展和国防安全的重要保障。仪器是保障经济发展、国家安全不可或缺的重要基础条件。首先，科学家钱学森先生指出：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。

　　3.仪器是推进和谐社会建设的重要力量。目前，的资源枯竭、环境污染等问题成为社会健康发展的瓶颈；食品安全问题、公共突发事件、疾病诊断、易燃易爆化学危险品等给人民的生活带来了严重影响，这些重大问题的解决都离不开先进的检测技术和手段。

分类标准

　　仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。按使用目的和用途来分，主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。

机械工业产品仪器仪表分类

　　属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器，分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强，批量较大，或为仪器仪表工业所必需的基础。

按不同特征分类

　　各类仪器仪表按不同特征，例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、回路显示仪表、调节仪表和执行器等；其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等；温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表；接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。

其它分类方法

　　其他各类仪器仪表的分类法大体类似，主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准，仪器仪表的命名也存在类似情况。

　　在现实实际工作中，我们经常将仪器仪表分为两个大类：自动化仪表和便携式仪器仪表，自动化仪表指需要固定安装在现场的仪表，也称现场安装仪器仪表或者表盘安装仪器仪表，这类仪表需要和其他设备配套使用，以完成某一项或几项功能；便携式仪器仪表是指单独使用，有时也叫检测仪器仪表，一般分台式和手持两种。

　　仪器仪表还有一种分类，叫仪表和二次仪表，仪表指传感器这类直接感触被测信号的部分，二次仪表指放大、显示、传递信号部分。

性能

　　衡量仪器仪表性能的主要技术指标有度、灵敏度、响应时间等。度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的度常用度等级来表示，例如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等。0.1级表仪表总的误差不超过±1.0%范围。度等级数小，说明仪表的系统误差和随机误差都小，也就是这种仪表精密。灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量的小被测量。响应时间是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由初始值次到达终稳定值的时间间隔，一般规定以到达稳定值的95%时的时间为准。此外，还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。发展趋势

　　科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件，例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化，减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的要求。

　　工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；推进具有自主版权自动化软件的商品化。

　　电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。2005年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%；到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。

　　科学测试仪器重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪器、电子速测仪、测量型定位系统以及其他试验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主，到2005年在总产值中占50%～60%。

　　环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品，2005年技术水平达到20世纪90年代后期国际先进水平，国内市场占有率达到50%～60%，到2010年国内市场占有率达到70%以上。

　　仪器仪表仪器仪表元器件“十五”及2010年前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，产品市场占有率达60%以上；通过科技攻关、新品开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。

　　信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等。

市场分析

　　中、低档电工仪器仪表产品国内市场占有率达到95%，产品的国内市场占有率和中低档产品的国外市场占有率在现有基础上有大幅度提高。我国仪表产业在2010年的市场发展将有望提高。产品结构调整目标。其中工业自动化仪表，重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用的自动化仪表。产品技术水平达到20世纪90年代后期国外先进水平，2005年销售额占到国产仪表销售额的30%。面向市场，全面扩大服务领域，推进仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，“十五”末数字仪表的品种数达到60%以上。

仪器仪表的五大发展趋势

　　20世纪中期以后,随着自动控制理论的产生和自动控制技术的成熟,以A /D (数字/模拟转换)环节为基础的数字式仪器得到快速发展。

　　伴随着计算机、通讯、软件和新材料、新技术等的快速发展与成熟,人工智能、在线测控成为可能,使仪器走向智能化、虚拟化、网络化。

　　数字仪器、智能仪器、个人计算机仪器、虚拟仪器和网络仪器代表了20世纪现代科学仪器发展的主流与方向。

数字仪器

　　数字技术(Digital Technology)是指借助一定的设备将各种信息，包括、图、文、声、像等，转化为电子计算机能识别的二进制数字“0”和“1”后进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。通常也称为数码技术。

　　以数字技术为基础,以大规模集成电路为主体构成数字式仪器,对被测量的模拟信号进行A /D转换后,传输、处理、存贮和显示的信号均为数字信号,使测试速度快,准确性也大大提高，常见的代表仪器有恒温恒湿箱、温度传感器等。

　　数字化是智能仪器、个人仪器和虚拟仪器的基础,是计算机技术进入测量仪器的前提。广泛应用于电子数字计算机、数控技术、通讯设备、数字仪表等方面，诸如人类台电子数字计算机ENIAC，爱思达金相显微镜，体视显微镜，X光检查机等。

智能仪器

　　智能仪器是把一个微型计算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器。

　　嵌入的计算机系统可以是芯片级,如单片机、数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)等,模板级如PC - 4。也可以是系统级,如微型计算机系统,可编程单芯片系统( System on a ProgrammableChip, SOPC)等。

　　智能仪器在结构上自成一体,有的仪器内部还带有专用的微型计算机系统和通用接口总线( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口,能独立完成测试。智能仪器由于引入了计算机,功能强大,性能优异,使用灵活、方便,是现阶段电子仪器的主体。如离子污染测试仪，上PIN机，双盘研磨机，剥离强度测试仪，拉脱强度测试仪等都采用智能技术的现代化精密检测仪器，又比如纳米智能机器人。

　　随着新技术、新工艺和嵌入式系统技术的不断进步,智能仪器还在不断发展,不断推陈出新,不断提高智能水平。

个人仪

　　把测试功能的硬件模块,做成一个I/O插卡(仪器卡) ,直接插入个人计算机( PC)扩展插槽,再配置相应的测试软件,使计算机能够完成测量仪器的功能,构成一个以PC为基础的个人计算机仪器。个人计算机仪器充分吸取了GP IB标准化和智能仪器智能化的优点,同时又能共享PC机的硬件、外设和软件资源,使其显示出强大的生命力。

虚拟仪器

　　虚拟技术是利用计算机界面和在线帮助功能,建立仪器虚拟板面,通过计算操作完成对对象的测试分析功能。

　　虚拟仪器实质上是“软硬结合”、“虚实结合”的产物。 它充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。在虚拟仪器中, 硬件只是信号传输的介质,软件才是整个仪器系统的关键。

　　用户可根据自己的需要通过编制不同的测试软件来构建不同功能的测试系统。其中,许多硬件功能可直接由软件实现, 系统具有极强的通用性和多功能性。

网络仪器

　　基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合, 代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流,已在测量与测控领域内显现。 如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等,都成为人们的新宠。

　　网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问,实时获得仪器的工作状态;通过友好的用户界面,不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测,还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机。与传统的仪器相比,网络仪器具有无可比拟的优势,如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛;系统操作简单,人机界面友好,便于扩展和维护;通信标准公开、一致、开放,仪器间信息资源共享,具有互操作性, 可组建大规模分布式测控网络, 等等。 因此,网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向。

未来总体趋势

　　进入21世纪以来,网络、在线、智能等高科技化已成为现代仪器主要的特征和发展趋势。

　　高新技术研究成果的广泛采用,跨学科的综合设计、高精尖的制造技术等, 使仪器仪表领域发生了根本性的变革。 现代仪器仪表作为典型的高科技产品,完全突破了传统的光、机、电构架,向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向迅速发展,向着更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象全方位信息的方向迈进。

　　随着微机技术、网络通信技术的不断拓展,新世纪的测试仪器将是一个开放的系统概念。科学测试仪器正由单台智能化逐步走向通用模件化,并实现即插即用,灵活方便地组成针对不同对象的自动测试系统;难于实现网络化的大型科学仪器,向更高的测量、高可靠性和环境适应性方向发展,其使用的自动化水平不断提高,并普遍具有自补偿、自诊断、自故障处理等功能。近年来,纳米级的精密机械、分子层次的现代化学、基因层次的生物学,以及高精密超性能特种功能材料研究成果等当代新技术成果的问世,使仪器仪表不断向更深领域发展。

　　纵观仪器仪表的发展历程,可以得出未来仪器仪表的总体发展趋势是“六高一长二十化”,即传统的仪器仪表朝着高性能、高、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的方向发展;而新型的仪器仪表与元器件将朝着小型化(微型化) 、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化;服务上的专门化、简捷化、家庭化、个人化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化、化、规模化的方向发展。