热电偶测温范围全景解析：从低温到超高温的类型选择

摘要

热电偶作为目前工业领域应用最广泛的接触式温度传感器之一，其测温范围覆盖从极低温（-270℃左右）到超高温（2300℃以上）的几乎全部工业需求。本文系统梳理了常用标准化热电偶（K、J、T、E、N、S、R、B型）的实际测温范围、推荐连续使用范围、极限使用条件，并分析影响测温上限与下限的主要因素，最后给出工程选型参考建议。

关键词：热电偶；测温范围；Seebeck系数；标准化分度表；热电极材料

1 引言

热电偶测温原理基于Seebeck效应，即两种不同导体或半导体在接触点产生电动势，且该电动势与两端温差存在确定函数关系。不同热电极材料的组合决定了热电偶的测温范围、灵敏度、稳定性和适用环境。

目前国际上最广泛采用的标准主要来自IEC 60584（国际电工委员会）和ASTM E230（美国材料与试验协会），中国标准GB/T 16839等基本等同采用IEC标准。

下面通过数据对比与图表，揭开各种热电偶真实的“温度边界”。

2 常用热电偶类型测温范围对比

以下为工业中最常用的标准化热电偶在IEC 60584-1:2013标准下的测温范围汇总（大气环境下，裸偶丝或常规护套情况）：

以下为目前国际主流热电偶类型温度范围对比图（单位：℃）：

表1 常用标准化热电偶测温范围汇总（参考IEC 60584-1:2013）

注：

1. 以上范围为裸丝或常规护套情况，实际工程中受护套材料、绝缘材料、气氛、安装方式影响较大
2. B型热电偶在600℃以下电动势极小，通常不建议用于600℃以下测量

3 常用热电偶国际颜色代码对照（便于现场识别）

不同国家/地区的热电偶颜色代码存在较大差异，以下为主要标准对比：

4 热电偶测温原理简图（Seebeck效应）

热电偶测温的核心物理现象如下图所示：

5 工程选型快速判断口诀

• -200~0℃ → 首选T型，次选K型低温专用
• 0~600℃ → K型性价比最高，E型输出最大，J型还原气氛首选
• 600~1100℃ → K型或N型（N型更稳定）
• 1100~1300℃ → 优先N型，次选K型（需特殊护套）
• 1300~1600℃ → S型/R型（氧化气氛）
• 1600~1800℃ → B型几乎唯一选择（但低温段不准）
• >1800℃ → 需采用钨铼热电偶（W-Re3/25、W-Re5/26等，非标准化，惰性/真空气氛）

6 结论

热电偶的测温范围并非简单的“最高温度”，而是精度-寿命-成本-环境适应性的综合权衡结果。实际选型时应优先考虑：

1. 目标温度区间（尤其是连续工作温度而非极限温度）
2. 使用气氛（氧化/还原/惰性/真空/腐蚀性）
3. 精度要求与允许误差
4. 寿命与更换成本
5. 是否需要快速响应

合理选择热电偶类型，可在保证可靠性的同时极大降低使用成本。

参考文献

[1] IEC 60584-1:2013 Thermocouples — Part 1: EMF specifications and tolerances

[2] ASTM E230/E230M-17 Standard Specification and Temperature-Electromotive Force (EMF) Tables for Standardized Thermocouples

[3] GB/T 16839.1-1997 热电偶 第1部分：分度表

[4] Manual on the Use of Thermocouples in Temperature Measurement, 5th Edition, ASTM International, 2021

[5] Omega Engineering, "Thermocouple Reference Table & Technical Information", 2024

[6] Process Parameters Ltd, Thermocouple Types, Ranges & Colour Codes, 2025

[7] 杨世铭, 陶文铨. 传热学（第5版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2019. (第10章 接触式测温)

（注：本文数据主要参考IEC最新标准及主流工业热电偶制造商技术手册，实际应用请以最新版标准及具体产品规格书为准）