Термопары: типы, диапазоны и сравнение характеристик

Термопара — это датчик температуры, состоящий из двух различных металлических проводов, соединенных на одном конце для формирования соединения. Когда соединение испытывает изменение температуры, генерируется малое напряжение, которое можно преобразовать в показание температуры с помощью справочных таблиц. Термопары ценятся за способность к высоким температурам, низкую стоимость, долговечность и широкий рабочий диапазон, что делает их повсеместными в научных исследованиях, OEM-продуктах и промышленных процессах — от газовых и нефтяных трубопроводов до электростанций, цементного производства, фармацевтики, биотехнологий и даже бытовых приборов вроде тостеров и обогревателей.

Типы термопар и их рабочие диапазоны

Термопары сгруппированы в несколько стандартных типов — K, J, T, E, N, S, R и B — каждый определяется составом сплавов положительной и отрицательной ножек и адаптирован для конкретных температурных диапазонов и экологических условий. Защитная оболочка или изоляция окружает каждый датчик, снижая коррозию и экранируя от суровых условий.

Ниже приведен обзор каждого типа термопары, его типичный состав, температурный диапазон, точность и чувствительность.

Термопара типа J

Состав: Железо (+) / Константан (–). J-тип часто используется в восстановительных, вакуумных, окислительных и инертных средах. Диапазон температур: –210 °C … +1200 °C, точность ±2,2 °C (±0,75 %). Чувствительность 50–60 мкВ/°C.

Термопара типа K

Состав: Хромель (+) / Алюмель (–). K-тип — наиболее широко используемая термопара, подходящая для инертных или окислительных атмосфер до 2300 °F (1260 °C). Она стабильна и точна при высоких температурах, с чувствительностью 28–42 мкВ/°C и той же точностью, что и J-тип.

Термопара типа N

Состав: Никросил (+) / Нисил (–). N-тип дает превосходное сопротивление термоциклированию, гистерезису и «зеленой гнили» по сравнению с K-типом, но дороже. Рабочий диапазон: –250 °C … +1300 °C; точность ±2,2 °C (±0,75 %); чувствительность 24–38 мкВ/°C.

Термопара типа T

Состав: Медь (+) / Константан (–). T-тип идеален для суб-нулевых температур и надежно работает в окислительных, восстановительных, вакуумных и инертных средах. Диапазон: –330 °F … 660 °F (–200 °C … 350 °C). Точность ±2,2 °C (±0,75 %); чувствительность 17–58 мкВ/°C.

Термопара типа E

Состав: Хромель (+) / Константан (–). E-тип дает высокий ЭДС на градус и подходит для окислительных атмосфер до 1650 °F (900 °C). Требуют защиты от сернистых сред. Точность ±1,7 °C (±0,5 %); чувствительность 40–80 мкВ/°C.

Термопара типа S

Состав: Платина 10 % Родий (+) / Платина (–). S-тип предназначен для экстремально высокотемпературных процессов в фармацевтике и биотехе и предлагает отличную стабильность и точность при высоких температурах. Рабочий диапазон: 1800 °F … 2640 °F (980 °C … 1450 °C). Точность ±1,5 °C (±0,25 %); чувствительность 8–12 мкВ/°C.

Термопара типа B

Состав: Платина 30 % Родий (+) / Платина 6 % Родий (–). B-тип выдерживает самые высокие температурные пределы, от 2500 °F до 3100 °F (1370 °C … 1700 °C), сохраняя высокую точность и стабильность. Точность ±0,5 % (±0,25 %); чувствительность 5–10 мкВ/°C.

Термопара типа R

Состав: Платина 30 % Родий (+) / Платина (–). R-тип имеет много общих черт с S-типом, но использует меньше родия, делая его немного дешевле. Работает от 1600 °F до 2640 °F (870 °C … 1450 °C). Точность ±1,5 °C (±0,25 %); чувствительность 8–14 мкВ/°C.

Сравнение производительности термопар

Таблица ниже резюмирует ключевые спецификации каждого типа для быстрой справки:

Тип	Состав	Температурный диапазон	Точность	Чувствительность
J	Fe / Константан	–210 °C … +1200 °C	±2,2 °C (±0,75 %)	50–60 мкВ/°C
K	Хромель / Алюмель	95 °C … 1260 °C (200 °F–2300 °F)	±2,2 °C (±0,75 %)	28–42 мкВ/°C
N	Никросил / Нисил	–250 °C … +1300 °C	±2,2 °C (±0,75 %)	24–38 мкВ/°C
T	Медь / Константан	–330 °F … 660 °F (–200 °C … 350 °C)	±2,2 °C (±0,75 %)	17–58 мкВ/°C
E	Хромель / Константан	–200 °F … 1650 °F (–95 °C … 900 °C)	±1,7 °C (±0,5 %)	40–80 мкВ/°C
S	Pt‑10%Rh / Pt	1800 °F … 2640 °F (980 °C … 1450 °C)	±1,5 °C (±0,25 %)	8–12 мкВ/°C
B	Pt‑30%Rh / Pt‑6%Rh	2500 °F … 3100 °F (1370 °C … 1700 °C)	±0,5 % (±0,25 %)	5–10 мкВ/°C
R	Pt‑30%Rh / Pt	1600 °F … 2640 °F (870 °C … 1450 °C)	±1,5 °C (±0,25 %)	8–14 мкВ/°C

Будь то надежное, экономичное решение для измерений при низких температурах или высокотемпературный, высокоточный датчик для передовых промышленных процессов, выбор правильного типа термопары критичен. Если у вас есть вопросы о том, какая термопара лучше подходит для вашего приложения, не стесняйтесь оставлять комментарий ниже.