热电偶的型号

热电偶的型号是其材料组成、性能参数、适用场景的集中体现，也是工程选型的核心依据。国际电工委员会（IEC 60584）与中国国家标准（GB/T 16839）统一规定了热电偶的分度号命名规则，通过字母代号（如K、S、B）标识热电极材料组合，辅以精度等级、结构形式等后缀，形成完整的型号体系。本文将从命名逻辑、主流分度号详解、特殊型号分类、选型矩阵四个维度，深入拆解热电偶型号的技术内涵与应用价值，为工程选型提供“字典级”参考。

一、热电偶型号的命名规则：“分度号+结构+精度”的三维编码

1.1 核心：分度号（Type）——材料组合的“身份ID”

分度号是热电偶型号的核心标识，由国际/国家标准规定，直接对应热电极的材料组合。其命名逻辑基于正极材料缩写+负极材料缩写（早期）或历史沿用代号（现代），例如：

• K型：镍铬（+）-镍硅（-）（Nickel-Chromium/Nickel-Silicon），“K”源自德语“Kanthal”（一种镍铬合金品牌）；

• S型：铂铑10（+）-铂（-）（Platinum-Rhodium 10/Platinum），“S”代表“Standard”（标准高温热电偶）。

中国标准补充：在分度号后加“G”（高温）、“L”（低温）等后缀，如“K型G”表示高温用K型热电偶，但工程中通常省略，直接用分度号指代。

1.2 结构形式：适配场景的“形态标签”

除分度号外，型号常包含结构形式代号，说明热电偶的物理形态，常见类型：

• WRN：装配式镍铬-镍硅热电偶（K型，“W”=温度仪表，“R”=热电偶，“N”=镍铬-镍硅）；

• WRS：装配式铂铑10-铂热电偶（S型）；

• WRNK：铠装镍铬-镍硅热电偶（K型，“K”=铠装）；

• WREU：表面热电偶（E型，“U”=表面安装）；

• WRNM：薄膜热电偶（M=薄膜）。

1.3 精度等级：性能参数的“量化标识”

精度等级以数字+符号标注，如“±0.5℃”“±0.4%t”（t为测量温度），工业级与精密级差异显著：

• 工业级：±1.5℃或±0.4%t（如K型常规型）；

• 精密级：±0.5℃或±0.2%t（如T型低温精密型、S型标准铂铑热电偶）；

• 特殊级：±0.1℃（实验室用标准热电偶，如S型一等标准）。

二、主流分度号详解：按“材料-温度-场景”分类的“性能图谱”

2.1 贱金属热电偶（低成本、宽量程，工业主力）

贱金属热电偶以镍、铬、铜、铁等为材料，成本低、热电势率高（＞30μV/℃），占工业市场70%，适用于中低温（-200~1300℃）、常规环境。

▍K型（镍铬-镍硅，Type K）

• 材料：正极（KP）镍铬合金（Ni-Cr 90:10），负极（KN）镍硅合金（Ni-Si 97:3）；

• 温度范围：-200~1372℃（短期1800℃），长期使用＜1200℃；

• 热电势率：41μV/℃（0℃时），非线性误差±1℃（0~1000℃）；

• 精度：工业级±1.5℃或±0.4%t，精密级±0.75℃或±0.3%t；

• 优势：抗氧化性强（优于J型）、热电势率高（信号强）、成本低；

• 劣势：高温（＞1200℃）易氧化漂移，不适合还原性气氛（如H₂环境）；

• 应用：工业炉窑（注塑机料筒、烤箱）、化工反应釜、发动机排气测温（占市场60%）。

▍E型（镍铬-铜镍，Type E）

• 材料：正极（EP）镍铬合金（Ni-Cr），负极（EN）铜镍合金（Cu-Ni 55:45，康铜）；

• 温度范围：-200~1000℃（短期1200℃）；

• 热电势率：68μV/℃（0℃时，所有热电偶中最高）；

• 精度：±1.5℃或±0.4%t；

• 优势：低温灵敏度高（-200℃时热电势率达27μV/℃）、防潮性好（铜镍负极抗腐蚀）；

• 劣势：正极镍铬高温易氧化，不适合＞800℃长期工作；

• 应用：低温环境（冷库、液氮设备）、高湿度场景（沿海化工釜）、需快速响应的场合（如食品冷冻隧道）。

▍J型（铁-铜镍，Type J）

• 材料：正极（JP）纯铁（Fe），负极（JN）铜镍合金（康铜）；

• 温度范围：-40~1200℃（短期1400℃）；

• 热电势率：55μV/℃（0℃时）；

• 精度：±1.5℃或±0.4%t；

• 优势：成本低、热电势率高；

• 劣势：铁易氧化生锈（潮湿环境寿命＜3000小时）、不适合氧化性气氛（＞800℃）；

• 应用：还原性气氛（煤气炉、生物质锅炉）、低成本工业测温（如小型烘干箱）。

▍T型（铜-铜镍，Type T）

• 材料：正极（TP）纯铜（Cu），负极（TN）铜镍合金（康铜）；

• 温度范围：-270~400℃（短期500℃）；

• 热电势率：42μV/℃（0℃时）；

• 精度：±0.5℃或±0.4%t（所有热电偶中精度最高）；

• 优势：低温性能优异（-270℃液氦环境可用）、稳定性好（铜材质均匀）；

• 劣势：铜易氧化（＞200℃需保护套管）、不耐高温；

• 应用：超低温场景（液氮储罐、超导实验）、实验室精密测温（如低温恒温槽）、食品医药冷链（-40~100℃）。

▍N型（镍铬硅-镍硅，Type N）

• 材料：正极（NP）镍铬硅合金（Ni-Cr-Si 84:14:2），负极（NN）镍硅合金（Ni-Si 95:5）；

• 温度范围：-270~1300℃（短期1400℃）；

• 热电势率：39μV/℃（0℃时）；

• 精度：±1.5℃或±0.4%t；

• 优势：抗氧化性优于K型（添加Si元素）、高温稳定性好（1300℃漂移＜±2℃）、寿命长（比K型高50%）；

• 劣势：成本略高；

• 应用：替代K型的高温场景（如陶瓷烧结炉、热处理炉），欧洲市场占比逐渐超过K型。

2.2 贵金属热电偶（高精度、高温，特殊场景刚需）

贵金属热电偶以铂、铑为材料，精度高（±0.5℃）、耐高温（＞1600℃），但成本高，适用于高温、精密测温。

▍S型（铂铑10-铂，Type S）

• 材料：正极（SP）铂铑10合金（Pt-Rh 90:10），负极（SN）纯铂（Pt）；

• 温度范围：0~1768℃（短期1800℃），长期使用＜1600℃；

• 热电势率：6μV/℃（1000℃时，最低），需高灵敏度仪表；

• 精度：标准级±1℃或±0.25%t，一等标准±0.5℃（0~1100℃）；

• 优势：稳定性极佳（1600℃使用1000小时漂移＜±0.5℃）、复现性好（国际温标基准）；

• 劣势：铂易污染（如金属蒸汽附着导致热电势漂移）、成本高；

• 应用：高温炉窑（马弗炉、玻璃熔窑）、钢水连铸测温（1600℃钢水）、标准计量（温度基准传递）。

▍B型（铂铑30-铂铑6，Type B）

• 材料：正极（BP）铂铑30合金（Pt-Rh 70:30），负极（BN）铂铑6合金（Pt-Rh 94:6）；

• 温度范围：600~1820℃（短期2000℃），长期使用＜1700℃；

• 热电势率：10μV/℃（1600℃时），冷端补偿要求低（600℃以下热电势接近0）；

• 精度：±1.5℃或±0.25%t；

• 优势：超高温稳定性好（1800℃寿命＞5000小时）、冷端温度影响小（可不用补偿导线）；

• 劣势：低温段（＜600℃）热电势极小（无法测低温）；

• 应用：超高温炉窑（水泥回转窑、航天发动机试车台）、玻璃液测温（1500℃玻璃熔体）。

▍R型（铂铑13-铂，Type R）

• 材料：正极（RP）铂铑13合金（Pt-Rh 87:13），负极（RN）纯铂（Pt）；

• 温度范围：0~1768℃（同S型）；

• 热电势率：7μV/℃（1000℃时）；

• 精度：±1℃或±0.25%t（略低于S型）；

• 优势：热电势率略高于S型（信号更强），成本略低（比S型便宜10%）；

• 应用：同S型，欧洲市场更常用（如德国工业炉窑）。

2.3 难熔金属热电偶（超高温，极端环境专用）

难熔金属热电偶以钨、铼、钼为材料，耐超高温（＞2000℃），但需在真空/惰性气氛中使用（空气中易氧化），适用于航天、核工业。

▍钨铼热电偶（WRe系列）

• 材料：常见WRe5-WRe26（正极钨铼5%，负极钨铼26%）、WRe3-WRe25；

• 温度范围：0~2800℃（真空/惰性气氛），空气中＜1000℃；

• 热电势率：20μV/℃（2000℃时）；

• 精度：±5℃（2000℃时）；

• 优势：超高温耐受性（目前唯一可测2800℃的热电偶）；

• 劣势：脆性大（易断裂）、需特殊保护（石英/刚玉套管）、成本高；

• 应用：航天热防护测试（火箭尾焰2800℃）、核反应堆（堆芯高温测量）、高温材料研究（陶瓷烧结2000℃）。

三、特殊结构型号：按“形态-功能”分类的“场景适配”

除分度号外，热电偶的结构形式是型号的重要补充，针对不同安装环境设计：

3.1 铠装热电偶（Sheathed Thermocouple）

• 结构：热电极+氧化镁绝缘+不锈钢/Inconel套管“三位一体”冷拉成型（直径Φ0.25-8mm）；

• 型号：WRNK（K型铠装）、WRSK（S型铠装）等；

• 优势：耐振动（加速度50g）、耐高压（10MPa）、响应快（Φ0.25mm时响应时间＜0.5s）；

• 应用：动态环境（泵体、风机）、高压管道（液压系统）、狭小空间（注塑机料筒）。

3.2 薄膜热电偶（Thin-Film Thermocouple）

• 结构：热电极蒸镀于陶瓷/金属基底（厚度＜10μm），如NiCr/NiSi蒸镀于硅片；

• 型号：WRNM（M=薄膜）；

• 优势：响应时间＜1ms（亚毫秒级）、空间分辨率高（＜10μm）；

• 应用：瞬态测温（发动机燃烧室、爆炸冲击波）、微区温度场测量（芯片、电子元件）。

3.3 表面热电偶（Surface Thermocouple）

• 结构：扁平设计（接触面积＞10cm²），背面带磁铁/胶粘层；

• 型号：WREU（U=表面）；

• 优势：直接吸附于曲面（轧钢辊道、锅炉管壁），无需打孔安装；

• 应用：大型设备表面测温（如反应釜外壁、管道法兰）。

3.4 多点热电偶（Multi-Point Thermocouple）

• 结构：一根套管内集成2-16支独立热电偶（不同深度/位置）；

• 型号：WRN-240D（D=多点）；

• 优势：分层测温（如发酵罐内不同高度温度）；

• 应用：化学反应釜、生物发酵罐、地质勘探（井温剖面）。

四、选型矩阵：从“需求”到“型号”的决策树

4.1 核心选型参数

4.2 典型场景选型示例

结语

热电偶的型号是其材料特性、性能指标、应用场景的高度凝练。从贱金属K型的工业普及，到贵金属S型的精密测温，再到钨铼热电偶的超高温突破，每一种型号都对应着特定的“温度-环境-成本”平衡点。理解型号的命名规则、分度号差异与结构特点，是工程选型的核心前提——唯有“对号入座”，才能让热电偶在极端环境中精准感知温度，成为工业自动化的“可靠神经”。随着新材料（如纳米涂层提升抗氧化性）与智能化（如集成变送器的“智能热电偶”）的发展，热电偶型号将持续迭代，但“按需选型”的逻辑永不变：适合的型号，才是最优解。