溫度傳感器的結構和安裝方法                                           

熱電偶的結構

熱電偶前端接合的形狀有3種類型，如圖2.5所示?？筛鶕?jù)熱電偶的類型、線徑、使用溫度，通過氣焊、對焊、電阻焊、電弧焊、銀焊等方法進行接合。
 

在工業(yè)應用中為了便于安裝及延長熱電偶的使用壽命，通常使用外加套管的方式。套管一般分為保護管型和鎧裝型。
 

1. 帶保護管的熱電偶

是將熱電偶的芯線以及絕緣管插入保護管使用的熱電偶。保護管在防止芯線氧化、腐蝕的同時，還可以保持熱電偶的機械強度。保護管有多種類型，常用的如下表所示。
 

2. 鎧裝型熱電偶

鎧裝熱電偶的測量原理與帶保護管的熱電偶相同。它使用纖細的金屬管(稱為套管)作為上圖中絕緣管(陶瓷)的替代品，并使用氧化鎂(MgO)等粉末作為絕緣材料。由于其外徑較細且容易彎曲，所以用來測量物體背面與狹小空隙等處的溫度。此外，與帶保護管的熱電偶相比，其反應速度更為靈敏。鎧裝熱電偶的套管外徑范圍較廣，可以拉長加工為8.0mmф到0.5mmф的各種尺寸。芯線拉伸得越細，常用溫度上限越低。如K型熱電偶，套管外徑0.5mmф的常用溫度上限是600℃，8.0mmф的是1050℃。
 

熱電阻的結構

如下圖所示，熱電阻的元件形狀有3種，目前陶瓷封裝型占主導地位。陶瓷封裝型用于帶保護管的熱電阻以及鎧裝熱電阻。陶瓷與玻璃封裝型的鉑線裸線直徑為幾十微米左右，云母板型的約為0.05mm。引線則使用比元件線粗很多的鉑合金線。
 

熱電阻元件的種類

帶保護管的熱電阻圖例

鎧裝熱電阻

溫度傳感器的安裝方法

1. 安裝實例和測量誤差
熱電偶和熱電阻在設備中的安裝方法和測量誤差如下圖所示。安裝時要注意機械強度，特別是高溫中保護管的變形。另外，為了避免保護管的熱損失對元件溫度的影響，需要考慮流向和保護管的外形、插入長度、保溫、隔熱等問題。
 

保護管安裝位置和誤差實例

2. 響應速度
雖然鎧裝熱電偶比安裝保護管的熱電偶響應速度快，但是，使用安裝了保護管的熱電偶，能夠增加強度、耐腐蝕、防熱以及易于維護。在熱導率大的水中和熱導率小的空氣中，響應速度是不同的。下圖為帶不銹鋼保護管的具有代表性的響應速度的示例，保護管內徑和外徑的不同不會對響應時間有影響。。
 

3. 防止保護管因卡曼振動而破裂的措施
在管道中插入保護管時，下游會產(chǎn)生旋渦。該旋渦稱為卡曼旋渦，會導致保護管發(fā)生卡曼振動，當振動頻率與保護管的固有振動頻率一致時，會發(fā)生共振，導致保護管破裂以及溫度檢測元件斷線。在流體為液體且流速非常快的情況下，必須防止共振發(fā)生。計算保護管自身的固有頻率和卡曼旋渦頻率，選擇保護管長度和外形尺寸時，需使卡曼旋渦頻率低于保護管的固有頻率。有時候也可以降低流速。該運算涉及到包含流體質量和黏度等數(shù)值的應力計算，比較復雜，可參考以下簡易計算公式。