K型热电偶温度对照表将铬镍/铝镍热电偶接点的毫伏输出转换为0℃冷端参考温度。该对照表为IEC 60584-1参考表——所有K型热电偶变送器和记录仪内部用于冷端补偿的数值均相同。要正确使用该对照表，您需要以下信息：公式T <sub>热端</sub> = 对照表- 1 (V <sub>测量</sub> + V <sub>冷端</sub> )，导线的IEC公差等级，以及区域颜色代码，以避免极性接反。
内容
- 如何解读带冷端补偿的图表
- K 型 mV 参考表（-200 至 +1372 °C）
- 八种热电偶类型概览
- IEC 60584 和 ASTM E230 公差等级
- 颜色代码：ANSI、IEC、JIS、BS
- 解读热电偶图表的五个常见错误
- 特色热电偶和温度变送器
- 常见问题解答
如何解读带冷端补偿的图表
K型热电偶并不直接测量热端温度，而是测量热端与冷端（参考端）之间的温差。图表假设冷端温度正好为0℃。实际上，冷端温度通常为室温，因此测量过程分为三个步骤。
- 测量热电偶电压 Vtc 使用高阻抗表（>1 MΩ）。
- 测量冷端（接线端子）温度 Tcj 使用单独的传感器——通常是记录仪或发射器上的内部 RTD。
- 查找 Vcj 从图表 T 处可以看出cj添加到 Vtc然后查找校正后的mV对应的温度。高温 = 图表 - 1(Vtc + Vcj).
示例：导线读数 V <sub>tc</sub> = 8.000 mV。接线端子温度为 T <sub>cj</sub> = 25 °C，图表显示对应的 V <sub>cj</sub> = 1.000 mV。总电压为 9.000 mV。根据 K 型电阻温度表，9.000 mV 对应约 221 °C，即热端温度。如果本例中省略冷端温度步骤，则读数会偏低 196 °C - 25 °C，这正是接线端子的误差。现代的变送器和记录仪会自动进行此校正；如果您使用台式万用表读取 K 型电阻，则需要手动进行校正。
要更全面地比较电阻式和电压式温度传感器，请参阅何时选择 RTD 而不是 K 型热电偶。
K 型 mV 参考表（-200 至 +1372 °C）
完整的 IEC 60584-1 K 型制冷剂温度图表涵盖 1572 °C 的温度范围，步长为 1 °C。以下简要参考点适用于大多数工程应用。
| 温度（°C） | 电动势（毫伏） | 温度（°C） | 电动势（毫伏） | 温度（°C） | 电动势（毫伏） |
|---|---|---|---|---|---|
| - 200 | - 5.891 | 200 | 8.138 | 800 | 33.275 |
| - 100 | - 3.554 | 250 | 10.153 | 900 | 37.326 |
| - 50 | - 1.889 | 300 | 12.209 | 1000 | 41.276 |
| 0 | 0.000 | 400 | 16.397 | 1100 | 45.119 |
| 25 | 1.000 | 500 | 20.644 | 1200 | 48.838 |
| 50 | 2.023 | 600 | 24.905 | 1300 | 52.410 |
| 100 | 4.096 | 700 | 29.129 | 1372 | 54.886 |
塞贝克系数（曲线斜率，dV/dT）在整个工作范围内约为 41 µV/°C，是贱金属型温度计中最高的。因此，K 型温度计是工业温度测量的首选：信噪比高，分辨率为 41 µV/°C，远高于任何优质变送器约 10 µV 的输入噪声。有关多通道系统的长期记录，请参阅我们的无纸记录仪选型指南。
八种热电偶类型概览
IEC标准定义了八种字母编码的热电偶类型。K型热电偶涵盖了大多数通用工业应用；其他类型则分别用于高温、真空和精密应用领域。
| 类型 | 导体（+ / −） | 范围（°C） | 25°C时的灵敏度（µV/°C） | 最合适 |
|---|---|---|---|---|
| K | 铬镍合金/铝镍合金 | -200 至 +1372 | 41 | 一般工业；氧化性气氛，温度高达 1100 °C |
| J | 铁/康铜 | -210 至 +1200 | 52 | 真空、惰性、还原性气氛；在 540 °C 以上易氧化 |
| T | 铜/康铜 | -270 至 +400 | 43 | 适用于低温和食品加工环境；耐湿腐蚀 |
| E | 铬镍/康铜 | -270 至 +1000 | 68 | 贱金属类型中灵敏度最高；低温精度 |
| N | Nicrosil / Nisil | -270 至 +1300 | 39 | 耐漂移的K型材料替代品，适用于800℃以上环境；航空航天和冶金领域 |
| S | Pt-10%Rh / Pt | 0至+1768 | 10 | 校准标准；洁净氧化气氛，最高温度达 1450 °C |
| R | Pt-13%Rh / Pt | -50 至 +1768 | 11 | 工业高温基准；石油化工、玻璃 |
| B | Pt-30%Rh / Pt-6%Rh | 0至+1820 | 10（高于 600 °C） | 炼钢厂、玻璃熔炉；低于 50 °C 时不敏感——无需冷端补偿 |
比较说明如下：K 为默认值，T 为零下温度，E 为最高灵敏度，N 为 K 漂移时的值，S/R/B 为极高温度的值。如需更深入地了解与铂电阻温度计 (RTD) 的权衡，请参阅我们的RTD 与热电偶比较。
IEC 60584 和 ASTM E230 公差等级
公差是指实际电动势与标准表中电动势之间的最大允许偏差。IEC 60584-2 和 ASTM E230 定义了三个等级；热电偶数据表上列出的数值是未经任何内部校准的最坏情况误差。
| 增益级 | K型公差 | 应用领域 |
|---|---|---|
| 1 类（IEC）/ 特殊（ASTM） | 在 +375 °C 以内为 ±1.5 °C，之后为读数的 ±0.4%。 | 实验室、校准、精密过程 |
| 2 级（IEC）/ 标准（ASTM） | 在 +333 °C 以内为 ±2.5 °C，之后为读数的 ±0.75%。 | 默认工业规格，大多数商用电线 |
| 3 类（IEC，仅限零下温度） | 在−167 °C 范围内，误差为 ±2.5 °C，之后为读数的 ±1.5%。 | 低温服务；非美国认可的类别 |
使用 2 级 K 型热电偶测量 1000 °C 的过程时，仅导线本身的误差就高达 ±7.5 °C。加上变送器的 ±0.1% FS 误差、±0.5 °C 的冷端补偿误差以及电缆终端漂移，最坏情况下回路精度约为 ±10 °C。1 级导线可将导线侧误差减半至约 ±4 °C，对于炉控回路而言，5 °C 的温度波动就会影响冶金结果，因此 1 级导线的额外成本是值得的。
颜色代码：ANSI、IEC、JIS、BS
颜色代码是造成安装错误最常见的原因。K型电线在ANSI MC96.1（美国）标准中为黄色，但在IEC 60584-3（欧洲）标准中为绿色。负极在ANSI标准中为红色，但在IEC标准中为白色。标准不一致会导致极性反转，从而产生明显的负值读数。
| 标准版 | 地区 | K型阳性 | K型阴性 | 外套 |
|---|---|---|---|---|
| ANSI MC96.1 | 美国 | 黄色 | 红色 | 黄色 |
| IEC 60584-3 | 欧洲，IEC国家 | 绿色 | 白色 | 绿色 |
| BS 1843 | 英国（传统） | 棕色 | Blue | 红色 |
| JIS C1610 | 日本 | 红色 | 白色 | Blue |
| 根据DIN 43710 | 德国（旧制，已被IEC取代） | 红色 | 绿色 | 绿色 |
两条实用规则。第一，端接前务必检查电缆护套上的印刷标准；切勿仅凭颜色判断。第二，所有磁性铁芯电缆（K、J 型）的负极都是磁性导体——铝镍合金和康铜电缆会被小磁铁微弱地吸引，而铬镍合金和铁芯正极 K 型电缆则不会。只需几秒钟，用磁场测试即可解决极性混淆问题。
解读热电偶图表的五个常见错误
- 省略冷端补偿。 仅使用 mV 字段读取图表会忽略接线端子温度，并产生相当于室温（摄氏度）的误差。务必加上 Vcj 查找之前。
- 使用错误的热电偶类型图表。 在万用表上，K 与 J 或 N 看起来完全一样，很容易混淆。必须通过颜色或外壳上的印刷图案来识别；仅仅“看起来像 K”会损失 5% 到 10% 的准确度。
- 延长线极性接反了。 将 K 正极（黄/绿线）连接到变送器的负极输入端，读数会对称摆动——200°C 的热源读数会像处于冷端温度一样。漂移突然看起来像是过程处于低温状态。
- 使用K型环上的铜延长线。 铜线会在接线端子处引入寄生连接。室温下读数正确，其他温度下读数错误。务必使用匹配的 K 型延长线 (KX) 连接到冷端参考点。
- 忽略上限。 K型镀锌铁丝在氧化性气氛中温度高于1100℃时，其铬镍合金丝“绿腐”温度每100小时会上升1至2℃。图表在数学上是正确的，但实际使用中并非如此。若需在高于1100℃的温度下连续使用，请使用N型或铂铑镀锌铁丝。
大多数此类误差会被变送器的烧毁保护和CJC逻辑所掩盖；但在台式万用表上，它们就会暴露出来。如果初级工程师要用万用表和热电偶搭建校准装置，请在第一天就和他们一起检查这五种误差。关于接线方面，请参阅我们的4-20 mA变送器接线类型指南。
特色热电偶和温度变送器
Pt-Rh型S/R/B热电偶
适用于 1300 °C 以上温度的标准铂铑合金元件。S/R/B 型可选，陶瓷或金属护套，符合 IEC 60584 1 级校准证书。用于 K 型合金漂移的场合：玻璃熔体、钢包、燃气轮机燃烧室。
炉内热电偶组件
K 型矿物绝缘组件，适用于窑炉、炉膛和热处理，最高温度达 1200 °C。Inconel 600 护套，可选配氧化铝保护管以隔离气氛，AMS 2750E 校准选项，适用于航空航天热处理生产线。
集成温度变送器
适用于 K、J、N、T、E、R、S、B 型热电偶和 Pt100/Pt1000 热电阻的 4–20 mA/HART 头戴式变送器。内置冷端补偿、烧毁检测和 IEC 60584 图表线性化功能。可选配 ATEX 本质安全型。
常见问题解答
如何解读K型热电偶表格？
用高阻抗表测量热电偶的毫伏值，然后加上从同一图表中读取的端子块温度下的冷端补偿毫伏值。在表中查找修正后的总和，即可得到热端温度。现代变送器会自动完成此操作；如果是台式万用表，则需要手动计算。
K型热电偶的温度范围是多少？
根据IEC 60584-1标准，工作温度范围为-200至+1372℃。在氧化性气氛中连续使用时，额定温度为1100℃；间歇使用时，额定温度为1300℃。在还原性或含硫气氛中，由于铬镍合金钢片发生生腐，工作温度上限会降至约800℃。
K 型晶体管在 100°C 时的毫伏输出电压是多少？
根据IEC 60584-1标准表，在100°C、冷端参考温度为0°C时，输出电压为4.096 mV。在整个工作范围内，灵敏度约为41 µV/°C，因此温度每变化1°C，输出电压就会变化41 µV——这对于16位变送器来说很容易分辨。
为什么我的K型血读数在高温下会变成负值？
接线端子的极性接反了。根据 ANSI MC96.1（美国）标准，K 型正极引脚为黄色；根据 IEC 60584-3（欧洲）标准，正极引脚为绿色。如果将错误的引脚连接到正极输入端，读数会对称摆动。交换引脚并用小磁铁验证——铝镍合金（负极）引脚具有磁性。
K型热电偶和J型热电偶有什么区别？
K型为铬镍/铝镍合金，温度范围-200至+1372 °C，灵敏度41 µV/°C，是通用工业的默认选择。J型为铁/康铜合金，温度范围-210至+1200 °C，灵敏度52 µV/°C，但铁在540 °C以上会迅速氧化，因此仅限于真空、还原性或惰性气氛下使用。
我是否需要与热电偶类型相匹配的延长线？
是的。K 型回路使用 KX 型延长线，J 型回路使用 JX 型延长线，以此类推。铜延长线会在接线端子处引入寄生连接；室温下读数正确，其他温度下读数不准。KX 型延长线的合金等级低于 KP/KN 型元件线，但在 0–200 °C 范围内与塞贝克曲线吻合。
K型热电偶中的“绿腐”是什么？
在 800–1100 °C 以上，铬镍合金（正极）中的铬会发生选择性氧化。该合金会变成绿色，塞贝克系数下降，读数偏低。在 1100 °C 以上连续使用时，应使用 N 型（镍铬硅/镍硅合金）合金；在富含铬腐蚀性物质的气氛中，应使用铂铑合金（S/R/B）合金。
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