《热电偶+第1部分：电动势规范和允差GBT+16839.1-2018》详细解读

《热电偶第1部分：电动势规范和允差GB/T16839.1-2018》详细解读contents目录1范围2术语和定义3热电偶标志4电动势-温度分度函数5热电偶允差6ITS-90固定点热电动势值附录A(资料性附录)电动势分度表附录B(资料性附录)反函数contents目录附录C(资料性附录)热电偶的选型指南参考文献表1热电偶类型表2R型分度函数表3S型分度函数表4B型分度函数表5J型分度函数表6T型分度函数表7E型分度函数contents目录表8K型分度函数表9N型分度函数表10C型分度函数表11A型分度函数表12热电偶允差表13ITS-90固定点热电偶电动势及塞贝克系数(上一行:电动势;下一行:塞贝克系数)表A.1R型:铂铑13%/铂contents目录表A.2S型:铂铑10%/铂表A.3B型:铂铑30%/铂铑6%表A.4J型:铁/铜镍表A.5T型:铜/铜镍表A.6E型:镍铬/铜镍表A.7K型:镍铬/镍铝表A.8N型:镍铬硅/镍硅表A.9C型:钨铼5%/钨铼26%表A.10A型:钨铼5%/钨铼20%contents目录表B.1R型反函数系数表B.2S型反函数系数表B.3B型反函数系数表B.4J型反函数系数表B.5T型反函数系数表B.6E型反函数系数表B.7K型反函数系数表B.8N型反函数系数表B.9C型反函数系数contents目录表B.10A型反函数系数表C.1推荐最高使用温度,tmax/℃表C.2热电偶适用环境气氛和限制表C.3中子辐照影响011范围规定了热电偶在不同温度下的电动势值及其允差范围为热电偶的制造、使用、维修和检定提供依据适用于各种类型热电偶的电动势测量和校准1范围022术语和定义热电效应（塞贝克效应）：指在两种不同导体构成的闭合回路中，由于两个接点的温度不同而产生电动势（EMF）的现象。这是热电偶工作的基本原理。热电偶的塞贝克系数：指每单位温度变化引起的热电偶电动势变化，即电动势-温度函数的一阶导数。它反映了热电偶对温度变化的敏感程度。允差：指偏离标准中电动势规范的最大允许偏差。允差以等效摄氏温度（℃）表示，是衡量热电偶性能的重要指标之一。允差值越小，说明热电偶的测量精度越高。在GB/T16839.1-2018标准中，详细规定了各类热电偶的允差值，以确保其测量准确性和可靠性。这些允差值适用于丝材公称直径为0.13mm~3.2mm的热电偶，且仅适用于热电偶向用户交货时的状态，不适用于使用中产品的漂移校准。2术语和定义033热电偶标志3热电偶标志标志方法热电偶的标志方法是通过列出其正极和负极材料来进行的，格式为“正极材料/负极材料”。这种标志方法有助于明确热电偶的成分和类型，便于用户选择和使用。涉及的热电偶类型根据GB/T16839.1-2018标准，涵盖了多种类型的热电偶，包括但不限于铂铑13-铂(R型)、铂铑10-铂(S型)、铂铑30-铂铑6(B型)等。每种热电偶都有其独特的分度函数和允差范围，这些都在标准中进行了详细规定。字母标志的意义标准中的字母标志代表了不同类型的热电偶及其对应的分度函数。这些字母标志不仅用于标识热电偶的类型，还表示了该热电偶的电动势-温度关系符合特定的函数关系，并满足标准中规定的允差要求。这为用户在选择和使用热电偶时提供了明确的参考依据。044电动势-温度分度函数4电动势-温度分度函数应用范围GB/T16839.1-2018标准涵盖了多种类型的热电偶，如铂铑13-铂(R型)、铂铑10-铂(S型)等，每种类型都有其特定的分度函数。这些函数适用于丝材公称直径为0.13mm～3.2mm的热电偶，并且在产品交货时处于规定允差范围内。需要注意的是，这些允差并不适用于使用中产品的漂移校准。函数形式分度函数通常采用多项式的形式，具体系数和阶数依据不同类型的热电偶而定。例如，对于某些类型的热电偶，其分度函数可能是一个二次或三次多项式。分度函数的定义热电偶的分度函数是指将热电偶参比端为0℃时的电动势（E，单位为μV）用温度（t90，单位为℃）的函数来表示。这一函数关系对于精确测量和控制温度至关重要。通过分度函数，可以实现温度与电动势之间的精确转换。这在实际应用中非常有用，因为热电偶通常是通过测量产生的电动势来间接测量温度的。温度与电动势的转换为了方便从电动势计算温度，标准中还提供了反函数。在设定的允差范围内，可以利用这个反函数将测得的电动势值转换为对应的温度值。反函数的应用4电动势-温度分度函数055热电偶允差5热电偶允差允差范围GB/T16839.1-2018标准详细规定了各种类型热电偶的允差范围。这些范围是根据热电偶的类型、使用温度范围以及精度等级来确定的，确保了不同应用场景下热电偶的性能要求。允差与精度的关系允差越小，意味着热电偶的输出电动势越接近理想值，其精度也就越高。因此，在选择热电偶时，应根据实际需求考虑其允差和精度等级，以确保测量结果的准确性和可靠性。允差定义热电偶的允差是指其实际输出电动势与理想值之间的最大允许偏差。这一指标是衡量热电偶精度和可靠性的重要参数，对于确保测量结果的准确性至关重要。030201066ITS-90固定点热电动势值6ITS-90固定点热电动势值ITS-90固定点热电动势值是指在ITS-90国际温标定义的固定点温度下，热电偶所产生的热电动势的特定数值。这些固定点包括水的三相点、银的凝固点、铝的凝固点等，具有明确的温度和热电动势值，为热电偶的校准和测量提供了可靠的标准。通过使用ITS-90固定点热电动势值，可以对热电偶进行校准，确保其测量结果的准确性和可靠性。在校准过程中，将热电偶置于已知温度的固定点环境中，测量其产生的热电动势，并与标准值进行比较和调整。GB/T16839.1-2018标准规定了热电偶在ITS-90固定点温度下热电动势的允差范围。这有助于评估热电偶的性能和质量，并确保其在实际应用中能够满足精度要求。通过控制允差，可以保证热电偶在不同环境下的测量稳定性和一致性。定义与重要性应用与校准允差与精度07附录A(资料性附录)电动势分度表-200℃~0℃温度范围-6.294mV~0mV电动势范围T分度号附录A(资料性附录)电动势分度表01020308附录B(资料性附录)反函数附录B中提供的反函数允许在设定的允差范围内，通过测量的电动势来推算温度，这对于实际应用中快速且准确地获取温度值至关重要。反函数的作用计算方法应用注意事项反函数是通过一系列数学公式和算法，将热电偶产生的电动势转换成对应的温度值。这些公式考虑了热电偶的特性，如分度函数的非线性等，以确保转换的准确性。在使用反函数进行温度计算时，需要注意电动势的测量精度以及热电偶的允差范围。此外，由于热电偶的分度函数可能因材料和制造工艺的不同而有所差异，因此在实际应用中可能需要针对特定的热电偶进行校准和调整。附录B(资料性附录)反函数09附录C(资料性附录)热电偶的选型指南-使用环境根据热电偶所在环境的温度范围、气氛特性（如氧化性、还原性）、腐蚀性物质存在与否等因素进行选择。-精度要求不同类型的热电偶具有不同的精度等级，需根据测量精度的需求进行选择。附录C(资料性附录)热电偶的选型指南-响应速度对于需要快速响应的应用场景，应选择具有较快响应速度的热电偶类型。附录C(资料性附录)热电偶的选型指南对于高温环境，推荐使用铂铑-铂热电偶（如R型、S型），它们具有较高的熔点和良好的稳定性。-高温环境对于中低温环境，可以选用铜-铜镍热电偶（T型）或镍铬-铜镍热电偶（E型），它们在中低温范围内具有较好的线性度和稳定性。-中低温环境附录C(资料性附录)热电偶的选型指南-特殊气氛在含有氢气、一氧化碳等还原性气氛中，应选用具有抗氧化和耐腐蚀性能的热电偶，如铁-铜镍热电偶（J型）。附录C(资料性附录)热电偶的选型指南注意事项-选型时应咨询专业工程师或查阅相关技术手册，以确保选型的准确性和可靠性。-在选择热电偶时，除了考虑其类型和性能外，还需关注其结构和尺寸是否满足安装和使用要求。-对于特殊应用场合或高精度测量需求，可能需要进行定制化的热电偶设计和制造。附录C(资料性附录)热电偶的选型指南10参考文献发布与实施本标准于2018年发布，随后在指定日期正式实施，取代了之前的版本。国际对应关系该标准等同于采用国际标准IEC60584-1:2013，显示了我国标准与国际标准的接轨。参考文献11表1热电偶类型使用温度范围-200℃至1300℃正极材料镍铬合金（NiCr）负极材料镍硅合金（NiSi）或镍铝合金（NiAl）表1热电偶类型12表2R型分度函数-50℃～1768℃适用范围R分度号IEC60584-1参照标准表2R型分度函数13表3S型分度函数范围为-50℃~1768℃适用于高温测量表3S型分度函数准确性高，稳定性好14表4B型分度函数表4B型分度函数高温范围600℃以上中温范围0℃~600℃低温范围-200℃~0℃15表5J型分度函数短时间内可测800℃铁-康铜热电偶适用的温度范围一般适用于0～750℃的测量范围表5J型分度函数01020316表6T型分度函数表6T型分度函数铜-铜镍（T型）热电偶的温度测量范围为-200℃~+350℃。01在-200℃~0℃范围内，其热电势与温度的关系可参考相应的分度表。02在0℃~+350℃范围内，其热电势与温度的关系也可参考相应的分度表。0317表7E型分度函数工作端温度范围：-200℃~+900℃参比端温度为0℃表7E型分度函数18表8K型分度函数低温范围-270°C至0°C中温范围0°C至1372°C表8K型分度函数19表9N型分度函数适用范围-200℃～+1300℃分度号参照标准表9N型分度函数NIEC60584-120表10C型分度函数-200℃~0℃低温范围0℃~700℃中温范围700℃以上高温范围表10C型分度函数21表11A型分度函数低温段-200℃~0℃表11A型分度函数中温段0℃~700℃高温段700℃~1800℃22表12热电偶允差允差反映了热电偶的测量精度和可靠性，是评价热电偶性能的重要指标。本标准规定的允差适用于新制造的热电偶，也适用于使用中的热电偶的校准。允差是指在规定条件下，热电偶的电动势值与分度表的标称值之间的最大允许偏差。表12热电偶允差23表13ITS-90固定点热电偶电动势及塞贝克系数(上一行:电动势;下一行:塞贝克系数)电动势（μV）在0°C时为0，在100°C时约为640塞贝克系数（μV/°C）约为40，随温度变化略有不同应用范围适用于中低温区域的温度测量表13ITS-90固定点热电偶电动势及塞贝克系数(上一行:电动势;下一行:塞贝克系数)24表A.1R型:铂铑13%/铂偶丝直径详细说明了在不同温度下，铂铑13%/铂热电偶的电动势允差范围，为实际应用提供了准确的测量依据。电动势允差分度表提供了详细的分度表，列出了温度与电动势的对应关系，便于用户进行温度测量和校准。该标准规定了铂铑13%/铂热电偶的偶丝直径，确保了热电偶的响应速度和测量精度。表A.1R型:铂铑13%/铂25表A.2S型:铂铑10%/铂正极铂铑合金，含有10%的铑负极纯铂表A.2S型:铂铑10%/铂26表A.3B型:铂铑30%/铂铑6%表A.3B型:铂铑30%/铂铑6%-0.235mV~18.045mV（对应于温度范围约为0°C~1800°C）电动势范围根据温度范围不同，允差也有所不同，一般在几十到几百微伏之间。电动势允差根据测得的电动势值，在分度表中查找对应的温度值，需注意分度表的适用条件和插值方法。分度表使用方法27表A.4J型:铁/铜镍正极纯铁负极表A.4J型:铁/铜镍铜镍合金（康铜）010228表A.5T型:铜/铜镍纯铜正极铜镍合金负极通常采用陶瓷或玻璃纤维等材料绝缘层表A.5T型:铜/铜镍29表A.6E型:镍铬/铜镍温度范围允差应用场合注意事项电动势与温度关系分度号-200℃～900℃E在-200℃～0℃范围内，电动势与温度成线性关系；在0℃～900℃范围内，电动势与温度的关系为非线性，但可通过多项式进行拟合。在不同温度点下，E型热电偶的电动势允差有所不同，具体允差值可参考标准中的规定。E型热电偶适用于中温范围的测量，如冶金、化工等工业生产过程中的温度监控。在使用E型热电偶时，应注意避免强磁场干扰，以免影响测量精度。同时，在安装和使用过程中，还应注意保护好热电偶丝，避免机械损伤和腐蚀。表A.6E型:镍铬/铜镍30表A.7K型:镍铬/镍铝正极镍铬合金负极镍铝合金绝缘材料通常采用陶瓷或玻璃纤维等材料进行绝缘表A.7K型:镍铬/镍铝31表A.8N型:镍铬硅/镍硅表A.8N型:镍铬硅/镍硅成分及比例该热电偶由镍铬硅合金和镍硅合金组成，具有特定的合金成分比例，确保了热电性能和稳定性。电动势规范在规定的温度范围内，N型热电偶产生的电动势应符合GB/T16839.1-2018标准中的规定值，以确保测量的准确性。允差范围根据标准规定，在正常工作条件下，N型热电偶的电动势允差应在一定范围内，以满足工业测量和自动控制的精度要求。32表A.9C型:钨铼5%/钨铼26%表A.9C型:钨铼5%/钨铼26%010203偶丝材料由钨铼5%和钨铼26%两种合金丝组成，具有较高的熔点和良好的抗氧化性能，适用于高温测量。电动势与温度关系在一定的温度范围内，C型热电偶的电动势与温度之间呈现出线性关系，便于进行温度测量和计算。允差范围根据国家标准GB/T16839.1-2018规定，C型热电偶在不同温度下的允差范围有所不同，应严格按照标准要求进行选用和校准。33表A.10A型:钨铼5%/钨铼20%01电动势范围-3.283～+23.096mV表A.10A型:钨铼5%/钨铼20%02分度表精度±0.25%t（t为测量端温度）03使用环境适用于真空、惰性气氛或还原性气氛中，温度范围为0～2300℃34表B.1R型反函数系数通过实验测定获得原始数据表B.1R型反函数系数采用数学方法对数据进行拟合处理得出反函数系数，用于热电偶电动势计算35表B.2S型反函数系数010203反函数系数是热电偶分度表的重要参数，用于将热电偶输出的电动势转换为温度值。S型热电偶的反函数系数是根据其特定的材料和构造来确定的。这些系数反映了热电偶在不同温度下的非线性特性。表B.2S型反函数系数36表B.3B型反函数系数系数来源反函数系数是通过实验测定和经验公式计算得出的，用于反映热电偶在不同温度下的电动势与温度之间的关系。B型热电偶特性B型热电偶具有高温抗氧化性好、测温上限高等特点，适用于高温测量场合。反函数系数的意义通过反函数系数，可以准确地根据热电偶产生的电动势推算出对应的温度值。020301表B.3B型反函数系数37表B.4J型反函数系数表B.4J型反函数系数系数来源通过实际测量和数据分析得到，确保准确性和可靠性。确定方法采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得出反函数系数。验证过程通过实验验证系数的准确性和适用性，确保满足标准要求。38表B.5T型反函数系数表B.5T型反函数系数计算方法采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到反函数系数，以便将热电势转换为温度值。系数来源T型热电偶的反函数系数是通过实验测定和数据处理得到的，确保了测量的准确性和可靠性。39表B.6E型反函数系数010203基于国际温标ITS-90的热电偶参考函数通过实验测定和数据拟合得出确保了热电偶电动势与温度的准确对应关系表B.6E型反函数系数40表B.7K型反函数系数反函数系数是通过实验测定和数据拟合得到的，用于将热电偶输出的电动势转换为对应的温度值。系数来源反函数系数是热电偶分度表的重要组成部分，其准确性直接影响到温度测量的精度和可靠性。系数意义表B.7K型反函数系数41表B.8N型反函数系数VSN型热电偶的反函数