S型热电偶

定义与构成

S型热电偶是标准化贵金属热电偶之一，分度号为S，俗称单铂铑热电偶。其正极（SP）为铂铑合金（名义成分铂铑10），负极（SN）为纯铂。电极线径规定为0.5mm。

工作原理

两种不同导体A、B组成闭合回路，若两接点温度不同，回路中产生热电动势，称为塞贝克效应。热电偶的热电动势是两端温度的函数：当冷端温度固定时，热电动势只与工作端温度成单值函数关系，据此测温。S型热电偶的热电动势由铂铑10与纯铂两电极的热电特性差决定。

测温范围与精度

S型热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。其准确度高、稳定性好、测温温区和使用寿命长，物理化学性能良好，高温下抗氧化性能好，适用于氧化和惰性气氛中测温。常用作标准热电偶或用于高温测量。

技术特点与限制

优点：热电性能稳定，抗氧化性强，精度高，可作标准热电偶。缺点：热电动势较小、灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染敏感，且因贵金属材料昂贵导致一次性投资较大。S型不适用于还原性气氛。

与其他标准化热电偶的对照

IEC推荐的标准化热电偶包括B、R、S、K、N、E、J、T等。B型（铂铑30-铂铑6）测温上限更高（0~1700℃），适用于氧化性气氛，但常温热电动势小、价格高。K型（镍铬-镍硅）测温范围宽（-200~1200℃），热电动势大、近似线性、价格低，非贵金属中性能最稳定，但高温还原气氛中易腐蚀。E型（镍铬-康铜）灵敏度最高，裸线适用于氧化或惰性气氛，真空或还原气氛仅有限使用，应按温度、保护结构与型号限定。J型（铁-康铜）适用于还原性气氛，热电动势较大，但铁极易氧化。T型（铜-康铜）低温特性好、精度高、价格低，但铜极易氧化。R型（铂铑13-铂）与S型温度范围重合，教材编写时国内发展较少，不能据此判断当前供应状况。

热电势-温度曲线特征

各型热电偶热电势-温度曲线均从0℃附近（0mV）出发。E、J、K、N、T型曲线斜率较大，属高灵敏度组，1000℃左右热电势可达40mV以上；R、S、B型曲线平缓，属低灵敏度组，1800℃时热电势约10~20mV。0℃以下各曲线呈负值，E型下降幅度最大。

冷端处理

热电偶输出电动势只有在冷端温度不变时才与工作端温度成单值函数关系。冷端温度补偿方法包括：补偿导线法（用与热电极热电特性一致但价格便宜的导线将冷端延伸至恒温处，S型配铜-铜镍合金补偿导线）；冷端恒温法（冰点槽保持0℃）；冷端温度校正法（按中间温度定律修正：E(t,0)=E(t,t₀)+E(t₀,0)，其中t为工作端温度，t₀为冷端实际温度，0为标准冷端温度0℃）。

表中温度范围、长期或短期使用温度及允许偏差依赖热电极直径、保护结构、气氛与具体等级，不能把不同型号曲线统一外推到1000℃或1800℃。标准化互换指在规定允差内可互换，不表示不同实物的输出完全相同；材料本身也不能决定探头整体响应时间。