工业热电偶

工业热电偶由一对或多对热电*与绝缘物组成的组件，用来防止热电*之间和（或）热电*与保护管之间短路的零件或材料，保护热电*组件免受环境有害影响的管状物，若与所配用的热电偶正确连接，就把热电偶的参比端移至这对导线的输出端。 在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间，通常以τ表示。

行业标准

中华人民共和国标准 UDC 工业热电偶技术条件 ZB N11 002—87 Specification for industrial thermocouple Assemblies 代替 ZBY 026—81 本标准适用于分度表符合ZBY300—85《工业热电偶分度表及允差》的可拆卸的工业热电偶。 对于其他形式的工业热电偶，可以参照采用本标准的部分或全部条款。

国际温标

目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等份，每等分为摄氏1度，符号为℃。

华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份每等份为华氏1度符号为℉。

热力学温标（符号T）又称开尔文温标（符号K），或温标，它规定分子运动停止时的温度为零度。

国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68温度存在一定的不捉，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过1990年国际ITS-90，ITS-90温标替代IPS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。

检验规则

4.1 总则每支热电偶出厂前必须通过出厂试验；各种结构和温度范围的热电偶产品均应定期抽样进行型式试验。

4.2 抽样规则 按GB 2829-81《周期检查计数抽样程序及抽样表》进行抽样，并规定：

a．检查周期不超过二年；

b．判别水平推荐采用1级；

c．不合格质量水平不大于5；

d．采且一次抽样方案，判定数组为AC=0、Re=1。

4.3 出厂试验

4.3.1 项目和顺序 a. 允差； b. 装配质量和外观； c. 常温绝缘电阻。

4.3.2 检验温度点 a. 对于允差级为Ⅰ、Ⅱ级的S型、J型、T型、E型、K型的热电偶，应在不低于100℃的一个检验温度点进行允差检验； b. 对于允差等级为Ⅲ级的T型、E型、K型热电偶，应在低于-100℃的一个检验温度点进行允差检验； c. 对于允差等级为Ⅱ、Ⅲ级的B型热电偶，应在不低于600℃的一个检验温度点进行允差检验。

4.4 型式试验

4.4.1 项目 a. 运输基本环境条件； b. 装配质量和外观； c. 常温绝缘电阻； d. 热响应时间； e. 上限温度绝缘电阻； f. 允差； g. 热电动势稳定性。

4.4.2 顺序 按下述优先次序确定型式试验顺序： a. 不改变原有包装方式的试验； b. 先短期后长期； c. 不改变原有装配方式的试验； d. 先低温后高温（不包括进行允差检验时各检验温度点的次序）。

4.5 允差检验判别规则 使用制造厂的测量系统进行允差检验时，若制造厂的测量系统的误差为±n℃，则测试结果应不超过±（△-n）℃（△为2.2条的规定的允差值）；使用验收单位的测量系统进行允差检验时，若验收单位的测量系统的误差为±m℃，则测试结果应不超过±（△+m）℃。

试验方法

3.1 装配质量和外观 装配质量和外观的检查用目视和适当的仪表、设备进行。

3.2 允差

3.2.1 检验温度点 应按表3规定选取检验温度点，必要时可以补充其他合适的检验温度点。 表3 热电偶类型 代号 允差等级 检验温度点 铂铑10%—铂 S Ⅰ 419.58℃、630.755℃、1084.88℃ Ⅱ 630.755℃、1084.88℃ 铂铑30%—铂铑6% B Ⅱ 630.755℃、1084.88℃、120℃、1400℃、1600℃ Ⅲ 630.755℃、1200℃ 铁—铜镍（康铜） J Ⅰ、Ⅱ 在适用温度范围内每二百摄氏度（含上限温度） 铜—铜镍（康铜） T Ⅰ、Ⅱ 在适用温度范围内每一百摄氏度（含上限温度） Ⅲ -195.806℃、-78.476℃ 镍铬—铜镍（康铜） 镍铬—镍硅 E K Ⅰ 在适用温度范围内每二百摄氏度（含上限温度） Ⅱ 在适用温度范围内每三百摄氏度（含上限温度） Ⅲ -195.806℃、-78.476℃ 注：① 实际的检验温度值允许偏离范围为±10℃； ② 检验温度应在热电偶的适用温度范围内。

3.2.2 检验设备

3.2.2.1 标准温度计 标准温度计的不确定度应不超过被检验热电偶允差的三分之一。 推荐使用下述标准温度计： a. 标准铂电阻温度计，使用温度范围-196～630.74℃； b. 标准铂铑10—铂热电偶，使用温度范围300～1200℃； c. 标准铂铑30—铂铑6热电偶，使用温度范围1200～1600℃；

3.2.2.2 恒温装置 用比较法进行允差检验时，使用的恒温装置为： a. 精密恒温装置：沿插管方向100mm工作区域内各插管任意两点的温度差不超过0.1℃； b. 管形炉：炉长不小于600mm，在炉中心附近不短于60mm的工作区域内温度差不超过1℃； 管形炉只与标准热电偶配合使用。 精密恒温装置的温度在指定时间内的变化不超过0.1℃；管形炉的温度在指定时间内的变化应不超过1℃； 指定时间取下列三种时间中值： 标准温度计的热响应时间τ0.5的5倍。 被试热电*组件（或热电偶）的热响应时间τ0..5的5倍。 在一个检验温度点测试所需的时间。

3.2.2.3 0℃恒温器 0℃恒温器插管的长度应不短于160mm，工作区域的温度为-0.1～ +0.1℃。 3.2.3 检验方法和要求 允差检验一般对热电*组件进行。 检验时，一般采用比较法，在-195.806℃、-78.476℃、100℃、419.58℃、630.755℃、1084.88℃等温度点的检验也可以采用定点法。 对电测仪表和参比端温度补偿的要求见表4。

表 4 允差等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ S 电测仪表类别 A B — 参比端温度补偿 采用0℃恒温器 采用0℃恒温器或其它参比端温度补偿方式 — B 电测仪表类别 — A B 参比端温度补偿 — 环境温度在0～40℃范围内可以不补偿 J 电测仪表类别 A B — 参比端温度补偿 采用0℃恒温器 采用0℃恒温器或其它参比端温度补偿方式 — T 电测仪表类别 A B 参比端温度补偿 采用0℃恒温器 E、K 电测仪表类别 A B 参比端温度补偿 采用0℃恒温器 采用0℃恒温器或其他参比端温度补偿方式 注：① A类电测仪表的精确度等级不低于0.01级，分辨能力不劣于0.1μV； B类电测仪表的精确度等级不低于0.05级，分辨能力不劣于1μV； ② 若采用其他参比端温度补偿方式，其补偿误差应不大于被检验热电偶在参比端温度允差的三分之一。

3.3 绝缘电阻

3.3.1 检验要求 a. 热电偶应按出厂时原有的装配方式进行绝缘电阻试验。 b. 测量绝缘电阻所用仪表的精确度不低于±20%。 c. 施加试验电压的时间到达60秒，记录绝缘电阻值。 d. 应变换所加试验电压的方向，并分别记录测量结果，取其中较小值为被试热电偶的绝缘电阻值。

3.3.2 常温绝缘电阻 常温绝缘电阻的试验电压为直流500±50V。 测量常温绝缘电阻的大气条件为：温度15～35℃，相对湿度45%，大气压力86～106kPa。测试前被试热电偶应在这样的大气条件放置至少2小时。

3.3.3 上限温度绝缘电阻 上限温度绝缘电阻的试验电压为直流10±1V。被试热电偶在试验温度停留的时间应不短于其热响应时间τ0..5的5倍。试验温度对于上限温度的偏离范围为±10℃。热电偶被加热的长度为300mm或其总长度的百分之五十（选其中较小值，并允许偏离百分之十）。加热区域的温度不均匀性应在10℃以内。 对采用瓷保护管的热电偶，用金属丝在热电偶瓷保护管被加热部位均匀绕15～20匝作为上限温度绝缘电阻测试的一*。使用的金属丝应对热电偶无害。

3.4 热电动热稳定性

3.4.1 检验要求 热电偶的热电动势稳定性试验应带保护管进行。试验温度对于上限温度的偏离范围为±10℃。热电偶被加热的长度为300mm或其总长度的百分之五十（选其中较小值，并允许偏离百分之十）。加热区域的温度不均匀性应在10℃以内。 对于具有密封型接线盒的热电偶，试验时应将接线盒妥善密封。

3.4.2 检验方法 a. 按3.2条规定的方法测量被试热电偶在检验温度点附近的热电动势，并把测量结果换算成相应于检验温度点的热电动势值[换算方法见附录B.1（参考件）]。 b. 将被试热电偶置入试验炉内，然后将试验炉升至3.4.1款规定的温度，维持250小时。 c. 自然冷却后重复步骤a。 d.按式（2）计算热电动热变化量△E △E = Ec-Ea ----------------------------------------- (2) 式中：Ec、Ea ——分别为步骤c和步骤a测得的结果。

3.5 运输基本环境条件 按ZBY 002的规定进行连续冲击和自由跌落试验。对一般热电偶，自由跌落高度为250mm；对易碎、易损热电偶，自由跌落高度为50mm。

3.6 热响应时间

3.6.1 检验要求 应记录热电偶的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间τ0..9，必要时可以另外记录变化10%的热响应时间τ0..1和变化90%的热响应时间τ0..9。 所记录的热响应时间应是同一试验至少三次测试结果的平均值，每次测试结果对于平均值的偏离应在±10%以内。 形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被试热电偶的τ0..5的十分之一。 记录仪器或仪表的响应时间不应超过被试热电偶的τ0..5的十分之一。

3.6.2 检验方法 在试验流道的可用横截面内，水流速应保持0.4±0.05m/s，初始温度在5～45℃的范围内。温度阶跃值为40～50℃。在试验过程中，水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计置入深度（选其中较小值，并在试验报告中注明）。 B型热电偶的热响应时间推荐用下述方法检验：用同规格的S型热电偶的热电*组件替换其自身的热电*组件，然后进行试验。 注：可以由制造厂与用户商采用其他试验方法，但所给数据必须注明试验条件。

技术要求

2.1 装配质量和外观热电偶的装配质量和外观应符合下列要求：

a. 热电*测量端的焊接应光滑、牢固、无气孔和夹灰等缺陷，无残留助焊剂等污物；

b. 各部分的装配正确，连接可靠，零件无损、缺；

c. 无断路、短路；

d. 保护管内无残留污物及金属废屑；

e. 在恰当部位正确地标明*性；

f. 外表涂层均匀、牢固； 国家机械工业委员会批准 1998-01-01实施

g. 无显著锈蚀和凹痕、划痕。

2.2 允差 热电偶的允差应符合ZBY 300的规定。 注：① 允差等级为Ⅰ级的S型和T型热电偶，其热电*参比端温度为0℃。 ② 对于带有不可拆卸的补偿导线的热电偶，其热电*一补偿导线组件应符合本条规定。

2.3 绝缘电阻

2.3.1 常温绝缘电阻 热电偶的常温绝缘电阻应符合以下规定： a. 对于长度超过1m的热电偶，它的常温绝缘电阻值与其长度的乘积应不小100MΩ·m即 Rr·L≥100MΩ·m L>1m （1） 式中：Rr ——热电偶的常温绝缘电阻值，MΩ； L ——热电偶的长度，m。 b. 对于长度等于不足1m的热电偶，它的常温绝缘电阻值应不小于100MΩ。

2.3.2 上限温度绝缘电阻 热电偶的上限温度绝缘电阻值应不小于表1规定。

表1 上限温度tm，℃ 试验温度t，℃ 电阻值，MΩ 100≤tm<300 300≤tm<500 500≤tm<850 850≤tm<1000 1000≤tm<1300 tm≥1300 t = tm t = tm t = tm t = tm t = tm t = 1300 10 2 0.5 0.08 0.02 0.02

2.4 热电动热稳定性 热电偶（允差等级为Ⅲ级的T、E、K型除外）应置于制造厂规定的上限温度维持250小时，试验前后检验温度点热电动势的变化量（换算成温度的变化量）应不超过表2规定。

表2 允差等级 热电偶代号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ S 1℃或&#91;1+（tmax-1100）×0.003&#93; ℃ 1.5℃或0.25% tmax — B — 1.5℃或0.25% tmax 4℃或0.5%tmax T 0.5℃或0.4% tmax 1℃或0.75% tmax — J．E．K 1.5℃或0.4% tmax 2.5℃或0.75% tmax — 注：tmax——检验温度点，℃在同栏给出的两个允许值中取其中较大值。

2.5 运输基本环境条件 热电偶应能经受ZBY 002-81《仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法》规定的连续冲击和自由跌落试验。

2.6 热响应时间 热电偶的热响应时间应符合制造厂在使用说明书中提供的数值。

术语及定义

ZBY 300规定的术语及定义和以下术语及定义适用于本标准。

1.1 可拆卸的工业热电偶（industrial thermocoule assembly） 热电*组件可以从保护管中取出的工业热电偶（以下简称“热电偶”）。

1.1.1 热电*组件（thermocoule element） 由一对或多对热电*与绝缘物组成的组件。

1.1.2 绝缘物（insulation material） 用来防止热电*之间和（或）热电*与保护管之间短路的零件或材料。

1.1.3 保护管（protective tube） 用来保护热电*组件免受环境有害影响的管状物。

1.2 补偿导线（extension or compensating Cables） 一对与热电偶配用的导线。若与所配用的热电偶正确连接，就把热电偶的参比端移至这对导线的输出端。

1.3 检验温度点（temperature points for verification） 为了检验热电偶是否符合允差要求而选择的试验温度。

1.4 *限温度（limiting temperature） 热电偶的适用温度和适用温度。其中适用温度称为上限温度，适用温度称为下限温度。

1.5 绝缘电阻（insulation resistance） 对于具有一对热电*的热电偶，指热电*与保护管之间的电阻值；对于具有多对热电*的热电偶，还指各对热电*之间的电阻值。

1.6 热响应时间（thermal response time） 在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间，通常以τ表示。