隔爆本安型熱電偶的原理、特點及焊接方法

　隔爆本安型熱電偶是工業上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，某些特殊熱電偶低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），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國際標準生產，并指定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)隔爆本安型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

　　隔爆本安型熱電偶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，隔爆本安型熱電偶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

　　隔爆本安型熱電偶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。