热电偶与热电阻的简单知识_图文.
热电偶与热电阻
• 一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或 热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。 采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线 盒内，从而形成一体化的变送器。一体化温度 变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。
• 热电偶的输出信号是热电势(即毫伏)。热电阻 的输出信号是电阻。热电偶、热电阻可直接与 显示仪表连接使用。温度变送器的温度检测元 件还要用热电偶或热电阻，其输出信号是4－ －20mA.DC电流信号。
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常用热电阻
铂电阻 铜电阻
电阻率较大，电阻-温度关系呈非线性，但测温范围广，精度 高，且材料易提纯，复现性好 工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10
电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其 材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在100℃以上易被氧化 工业用铜热电阻的分度号为Cu50和Cu100
热敏电阻
（负温度系数热敏电阻 NTC ）
电阻温度系数约为铂电阻的4～9倍，且本身电阻值较高。半导体热 敏电阻的电阻-温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。
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温度变送器
温度变送器是一种信号仪表转换，可以与测量 元件配合使用，把温度或温差信号转换成统 一标准信号输出；还可以把其他能够转换成 直流毫伏信号的工艺参数也变成相应的统一 标准信号输出，实现对温度参数的显示、记 录、自动控制。
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• 一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、 输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示 仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护 和限流保护、工作可靠等优点。
• 一体化温度变送器的输出为统一的4～20mA 信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使 用。也可用户要求做成防爆型或防火型测量 仪表。
热电偶、热电阻使用常识
热电偶、热电阻使用常识热电偶和热电阻，这俩玩意儿在温度测量的世界里可算是响当当的角色。
您要是搞工业生产，或者搞点科研啥的，那对它们要是一知半解，就好比炒菜不知道盐放多少，心里没个准谱儿。
热电偶呢，就像是一个对温度变化特别敏感的小探子。
它的工作原理有点像两个人合作，这两个人就是不同的金属材料。
这两种金属啊，放在一起，温度一有变化，它们之间就会产生一个小小的电压。
这个电压就像温度计上的刻度一样，可以告诉我们温度到底是多少。
您看，这是不是很神奇？就好像两个小伙伴，温度一变，就用一种特殊的“语言”告诉我们情况。
热电阻呢，又不太一样。
它就像是一个很“老实”的温度记录员。
热电阻的电阻值会随着温度的变化而改变。
您可以把它想象成一根很神奇的小电线，温度高了或者低了，这根小电线的内部就像是在进行一场小小的“变革”，电阻值就跟着变了。
咱先说这热电偶的使用。
您要是想用热电偶准确测量温度，那可得把它放在合适的位置。
这就好比钓鱼，您得找个鱼多的地方下钩。
要是把热电偶放在温度波动特别大或者不能代表测量对象真实温度的地方，那测出来的数据啊，就跟瞎猜差不多。
还有啊，热电偶的两根金属丝可不能随便乱接。
这就像电线插头得插对插座一样，接错了，那产生的电压信号可就全乱套了，就像把鞋穿反了，走路能舒服吗？再说说热电阻。
热电阻这东西，对环境要求也挺高的。
它就像个娇贵的小宝贝，要是周围的环境湿度太大或者有腐蚀性的东西，那它可就容易出问题了。
这就好比人在一个满是灰尘和烟雾的地方，呼吸都不顺畅，热电阻在恶劣环境里工作，测量出来的温度也不准啊。
而且，在连接热电阻的时候，也要特别小心。
那连接的线路就像是热电阻和测量仪器之间的桥梁，如果这座桥不稳固，数据传输就会出错。
在实际使用中，无论是热电偶还是热电阻，定期的检查和维护都是必不可少的。
这就像咱们人要定期体检一样。
您要是长时间不管它们，就像长时间不保养汽车，到时候出了问题，可就麻烦了。
比如说，热电偶的金属丝可能会被氧化，一旦氧化了，就像人的喉咙发炎了，信号传递就会受到阻碍。
热电阻和热电偶常识
热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是他们的原理与特点却不尽相同.首先，介绍一下热电偶，热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，他的主要特点就是测吻范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。
热电偶的测温原理是基于热电效应。
将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。
闭合回路中产生的热电势有两种电势组成；温差电势和接触电势。
温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电势也不相同，而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散，当他们达到一定的平衡后所形成的电势，接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。
目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范，国际上规定热电偶分为八个不同的分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T，其测量温度的最低可测零下270摄氏度，最高可达1800摄氏度，其中B，R，S属于铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属，所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。
热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。
普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。
但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线我们称为补偿导线。
不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。
补偿导线又分为补偿型和延长型两种，延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同，但是实际中，延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。
热电偶和热电阻温计课件
1.873 4.234
7.345
将实线取掉留下虚线部分就构成了实际的温度测量仪表,尽 管热电偶输入给仪表的是电压,但显示的是温度数字.注意:由 于仪表实际上就是将表格简化后制成表盘,所以测量要求和 表格相同,冷端温度必须为零,否则会出现误差.
0 电极配对的热电势， 测温热电阻材料必须满足： +BA 任何两种热电极配对 材料不同，温度特性不同
t
EAB
B
t0 的热电势可知。
二、热电偶的三条基本定律
3 中间温度定律
1）定律内容： 热电偶在两接点温度t1、t3时的热电 动势等于接点温度分别为t1、t2和t2、t3 的两支同 性质热电偶的热电动势的代数和。
分度表求t。 ？
2 .计算公式 E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)
用E(t,0) 查表求t 。
用镍铬--镍硅(K型)热电偶测温，热电偶参比端温度 为30℃。测得的热电势为28mV，求热端温度。
E(30,0) 1.203m V
E(T,30) 28m V
E(T,0) 28mV 1.203mV 29.203mV
➢ 使用补偿导线便于安装和铺设。
使用补偿导线须注意：
温度范围0~100C 型号匹配 接点处温度相同 区分正负 补偿导线的作用只是延伸热电偶的自由端，并没有自由 端补偿功能。
补偿导线外形 A
B
屏蔽层 保护层
第二节 标准化和非标准化热电偶
一、热电极材料及性质 1）物理性质稳定，其热电性质不随时间变化 2）化学性质稳定，不易被氧化和腐蚀 3）灵敏度和线性度好 4）电导率高，电阻温度系数小 5）复制性好，以便交换 6）价格便宜
2 用补偿导线连接到热电偶的冷端，延伸至恒定 冷端温度，在达到冷端温度恒定要求的同时，降 低造价。
热电阻与热电偶的区别
热电阻与热电偶的区别1、工作原理和结构的的区别①工作原理的区别热电偶是由两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成，分为热端和自由端，热端插入需要测温的设备中，冷端置于设备的外面，如果两端所处的温度不同则在热电偶回路中便会产生热电势，由于热电势是被测温度的函数，测得电动势的数值后，便可换算成温度值。
热电阻是根据导体的电阻值会随着温度的变化而变化的性质，将电阻的变化转换为电信号，从而进行温度测量的。
②结构的区别普通的热电偶通常由热电极、绝缘材料和电偶保护套管以及接线盒等构成。
热电偶一般采用带孔的耐高温陶瓷管作为绝缘材料，热电极从耐高温陶瓷管孔中引出。
保护套管材料需具备耐腐蚀、耐高温、机械强度高、气密性好、热导率高等性能主要有金属、非金属、金属陶瓷3类，目前最常用保护套管是1Cr18Ni9Ti不锈钢的，适宜在900℃以下的工况条件。
热电阻最主要的部分是电阻体加上绝缘套管、保护套管以及接线盒等部件，将电阻丝缠绕在石英、陶瓷或塑料等绝缘骨架上，再套上保护套管，并在热电阻丝与套管中间填充导热材料。
2、热电偶的分类及其特点标准热电偶是指国家标准中规定了热电偶热电势与温度的关系，有统一标准分度表，允许存在一定误差的热电偶。
非标准热电偶一般没有统一的分度表,主要用于测量一些特殊的场合，使用范围和数量级比标准热电偶要小，组成热电偶的热电极必须牢固的焊接在一起，两个热电极之间应有比较好的绝缘，防止发生短路；补偿导线与热电偶自由端的连接要牢固可靠，保护套管要保证热电极与外界的介质充分隔离，以保证热电偶可靠、稳定地工作。
3、热电阻的分类及其特点①根据热电阻的组成结构分类普通型热电阻：根据热电阻的测温原理可知，被测量的温度变化是直接通过电阻值的变化来反映的，所以，热电阻引出的各种导线电阻的变化会给温度测量带来不良影响。
需要消除引线电阻带来的影响，通常热电阻采用三线制或四线制进行补偿。
铠装型热电阻：与铠装热电偶类似，同样由感温元件、引线、绝缘材料和不锈钢套管组合而成，外径一般在φ2-φ8mm之间，相比普通型热电阻具有体积小、易安装、抗冲击、能弯曲并且使用寿命也更长。
热电偶和热电阻
热电偶和热电阻有相同的地方是：都是测量温度的传感器，也叫一次仪表。
它们不同的是：1热电偶作为温度传感器它输出的是和温度对应的电势，多为毫伏级的伩号。
用不同的金属材料制成的热电偶，在同样温度下，输出的电势是不同的。
比如用铂铑－铂丝制成的热电偶，我们称s分度，它在0度时输出0mv,1000度时输出9.585mv，1600度时输出16.771mv （环境温度为0度时）。
如果用镍铬－镍硅丝制成的热电偶，我们称k分度。
它在0度时输出0mv,1000度时输出39.816mv,1300度时输出50.950mv(环境温度为0度）。
热电偶一般用来测量“点”的温度。
根据要测量不同高低的温度等和其它要求选用不同材质的热点偶。
热电阻故名思意，它的电阻的阻值是随着温度变化而变化的，比如，用线性比较好的铂丝；铜丝作的电阻。
比如用铜丝作的，分度号Cu50。
它在0度时，阻值是50欧姆，100度时是71.400欧姆。
如用铂丝做成的，其分度号称Pt100。
它的阻值在0度时为100欧姆，负200度时为18.52欧姆，200度时为175.86欧姆，800度时为375.70欧姆。
环境温度对热电偶的影响较大，所以在使用热电偶时要对环境温度进行补偿。
而使用，要注意连接到和仪表之间连线的阻值要一样。
（一般用三线制）同样也要根据要测量的温度，来选用铜电阻还是铂电阻。
过去，因为PLC发展较仪表慢一些，输如到PLC的伩号一般是0－10ma或0－10v,4-20ma所以要把的电阻值变成上说的伩号，以使PLC能接受；所以要用变送器。
一用变送器，就有2线制和4线制之分。
2线制是电源和信号就用2根线传送；比如4－20ma的仪表，就用2线制传送。
4线制，是电源和信号各用2根线来传送，互相隔离，比如0－10ma;0-10v都用4线制。
随着PLC的飞速发展PLC已有输入模块和热电偶的输入模块，只要把直接连到模块就行了。
热电偶就更方便，温度补偿以及线性校正都可以在模块里完成。
热电偶与热电阻的知识
热电阻 工业用热电阻一般采用Pt100、Pt10、 工业用热电阻一般采用Pt100、Pt10、 Pt100 铂热电阻的测温的范围一般 Cu50、Cu100铂热电阻 Cu50、Cu100铂热电阻的测温的范围一般 为零下200 800摄氏度 铜热电阻为零下 200摄氏度， 为零下200-800摄氏度，铜热电阻为零下 40－140摄氏度 摄氏度。 40－140摄氏度。热电阻和热电偶一样的 区分类型，但热电阻却不需要补偿导线， 区分类型，但热电阻却不需要补偿导线， 而且比热电偶便宜。 而且比热电偶便宜。
热电偶 目前国际上应用的热电偶具有一个标准规 范，国际上规定热电偶分为八个不同的 分度，分别为B 分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T， 其测量温度的最低可测零下270摄氏度， 270摄氏度 其测量温度的最低可测零下270摄氏度， 最高可达1800摄氏度，其中B 1800摄氏度 最高可达1800摄氏度，其中B，R，S属于 铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属， 铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属， 所以他们又被称为贵金属热电偶 贵金属热电偶而剩下 所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下 的几个则称为廉价金属热电偶 廉价金属热电偶。 的几个则称为廉价金属热电偶。
热电阻 热电阻： 热电阻：热电阻虽然在工业中应用也比较 广泛， 广泛，但是由于他的测温范围使他的应 用受到了一定的限制， 用受到了一定的限制，热电阻的测温原 理是基于导体或半导体的电阻值随着温 度的变化而变化的特性。其优点也很多， 度的变化而变化的特性。其优点也很多， 也可以远传电信号，灵敏度高， 也可以远传电信号，灵敏度高，稳定性 互换性以及准确性都比较好， 强，互换性以及准确性都比较好，但是 需要电源激励， 需要电源激励，不能够瞬时测量温度的 变化。 变化。
热电偶的结构分类 热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。 热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。 普通性热电偶一般由热电极，绝缘管， 普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护 套管和接线盒等部分组成， 套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶 则是将热电偶丝， 则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管 三者组合装配后， 三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种 坚实的组合体。 坚实的组合体。
温度测量中的热电偶和热电阻的区别和联系是什么，如何选用？
温度测量中的热电偶和热电阻的区别和联系是什么，如何选用？温度是很重要的热工参数也是主要的控制指标之一，也是生产物料化学变化和物理变化的重要条件。
热电阻和热电偶都是温度测量中的接触式测温器件，尽管它们的作用是相同的，但是它们的测量原理与特点及适用环境却不相同，因此它们是由区别的，而且还有适用条件。
热电阻和热电偶的区别工作原理的区别热电阻是根据导体材料的电阻值随温度变化而变化的性质，然后将热电阻的电阻变化转换为电信号，从而实现温度的测量。
热电偶由两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成，有热端和冷端之分，热端需要投入到测温设备中，冷端置于测温设备外面。
当两端温度不同，则在热电偶回路中就会产生热电效应，即热电势。
因为热电势是被测温度的函数，测得热电势数值后，可换算成对应的温度值。
结构的区别以普通热电偶为例，一般由热电极、绝缘材料、热电偶保护套管、接线盒等组成。
其绝缘材料一般采用带孔的耐高温陶瓷管，热电极则从耐高温陶瓷管孔引出。
保护套管要具备耐腐蚀、耐高温、机械强度高、气密性好、热导率高等性能。
主要有金属、非金属、金属陶瓷三大类，而常用的保护套管材料为不锈钢。
热电阻主要部分为电阻体，再加保护套管、绝缘套管、接线盒等部件。
其热电阻的热电丝是缠绕在石英、绝缘骨架、陶瓷上，然后加保护套管，而且在电阻丝和套管之间填充导热材料。
实际应用领域区别热电阻通常用在中低温环境中，若测量温度超过500℃，热电阻的阻值会变得很大，这样也会影响温度测量的结果，甚至可能出现不能显示测量结果的情况。
而热电偶是热电势随着温度变化而变化的器件，也是随着温度变化而变化进行温度测量的，一般用在高温环境，而且保护套管至关重要，常用的保护套管为不锈钢的，一般用在温度不高于900℃的工况条件。
当热电偶工作环境温度越高，而原子中的电子运动越剧烈，热电势反应就越灵敏。
另外就是热电偶的应用还要用到专门的补偿导线，而热电阻就不需要专门的补偿导线，相对于热电偶来说，价格也便宜些。
热电偶和热电阻相关知识点
热电偶和热电阻相关知识点在日常工作当中经常遇到使用温度测量仪表，热电阻与热电偶同为温度测量仪表，同一个测温地点我们如何选择热电阻还是选择热电偶？一、热电偶的结构热电偶前端接合的形状有3种类型，如下图所示。
可根据热电偶的类型、线径、使用温度，通过气焊、对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。
在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命，通常使用外加套管的方式。
套管一般分为保护管型和铠装型。
带保护管的热电偶是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。
保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时，还可以保持热电偶的机械强度。
保护管有多种类型，常用的如下表所示。
二、铠装型热电偶铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。
它使用纤细的金属管(称为套管)作为上图中绝缘管(陶瓷)的替代品，并使用氧化镁(MgO)等粉末作为绝缘材料。
由于其外径较细且容易弯曲，所以最适合用来测量物体背面与狭小空隙等处的温度。
此外，与带保护管的热电偶相比，其反应速度更为灵敏。
铠装热电偶的套管外径范围较广，可以拉长加工为8.0mmф到0.5mmф的各种尺寸。
芯线拉伸得越细，常用温度上限越低。
如K型热电偶，套管外径0.5mmф的常用温度上限是600℃，8.0mmф的是1050℃。
热电阻的结构如下图所示，热电阻的元件形状有3种，目前陶瓷封装型占主导地位。
陶瓷封装型用于带保护管的热电阻以及铠装热电阻。
陶瓷与玻璃封装型的铂线裸线直径为几十微米左右，云母板型的约为0.05mm。
引线则使用比元件线粗很多的铂合金线。
三、热电阻元件的种类带保护管的热电阻图例铠装热电阻区别：1.虽然都是接触式测温仪表，但它们的测温范围不同。
热电偶使用在温度较高的环境，因它们在中，低温区时输出热电势很小(查表可以看一下)，当电势小时，对抗干扰措施和二次表和要求很高，否则测量不准，还有，在较低的温度区域，冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出，不易得到全补偿。
热电偶与热电阻
pt100与仪表连接 pt100与仪表连接
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尚印 赵玉磊
PT100温度传感器三根芯线的接法 PT100温度传感器三根芯线的接法
PT100铂电阻传感器有三条引线,可用A PT100铂电阻传感器有三条引线,可用A、 B、C（或黑、红、黄）来代表三根线。 三根线之间有如下规律： A与B或C之间的阻值常温下在110欧左右, 之间的阻值常温下在110欧左右, B与C之间为0欧,B与C在内部是直通的,原 之间为0 ,B与 在内部是直通的, 则上B 则上B与C没什么区别. 没什么区别.
pt100
Pt100它的阻值在0度时为100欧姆 Pt100它的阻值在0度时为100欧姆 PT100温度传感器是一种以铂(Pt)作成的电 PT100温度传感器是一种以铂(Pt)作成的电 阻式温度传感器，属于正电阻系数, 阻式温度传感器，属于正电阻系数,其电阻 和温度变化的关系式如下： R=Ro(1+αT) α=0.00392 Ro=100Ω (在 (在0℃的电阻值) 的电阻值) T为摄氏温度
热电阻与热电偶相比有以下特点： （1）、同样温度下输出信号较大，易于 测量。 （2）、测电阻必须借助外加电源。 （3）、热电阻感温部分尺寸较大，而热 电偶工作端是很小的焊点，因而热电阻测 温的反应速度比热电偶慢； （4）、 同类材料制成的热电阻不如热 电偶测温上限高。
热电阻图片
热电偶与热电阻的区别
热电阻与热电偶的选择最大的区别就是温 度范围的选择. 度范围的选择. 热电阻: 是测量低温的温度传感器，一般 热电阻: 是测量低温的温度传感器，一般 测量温度在-200~800℃ 测量温度在-200~800℃. 热电偶: 测量中高温的温度传感器，一般 热电偶: 测量中高温的温度传感器，一般 测量温度在400~1800℃ 测量温度在400~1800℃. 在选择时如果测量温度在200℃ 在选择时如果测量温度在200℃左右就应该 选择热电阻测量. 选择热电阻测量.
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热电阻与热电偶发表时间 :2005-11-15一、温度测量的基本概念温度是表征物体冷热程度的物理量。
温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。
它规定了温度的读数起点(零点和测量温度的基本单位。
目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。
华氏温标(oF 规定:在标准大气压下,冰的熔点为 32度,水的沸点为 212度,中间划分 180等分, 每第分为报氏 1度,符号为 oF 。
摄氏温度(℃规定:在标准大气压下,冰的熔点为 0度,水的沸点为 100度,中间划分 100等分, 每第分为报氏 1度,符号为℃。
热力学温标又称开尔文温标, 或称绝对温标,它规定分子运动停止时的温度为绝对零度, 记符号为 K 。
国际实用温标是一个国际协议性温标,它与热力学温标相接近 ,而且复现精度高 , 使用方便。
目前国际通用的温标是国际温标ITS-90。
国际温标(ITS-90 简介如下。
温度单位热力学温度(符号为 T 是基本功手物理量,它的单位为开尔文 (符号为 K ,定义为水三相点的热力学温度的 1/273.16。
由于以前的温标定义中, 使用了与273.15K (冰点的差值来表示温度, 因此现在仍保留这各方法。
根据定义 ,摄氏度的大小等于开尔文 ,温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。
国际温标 ITS-90同时定义国际开尔文温度 (符号为 T90 和国际摄氏温度 (符号为 t90国际温标 ITS-90的通则ITS-90由 0.65K 向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。
ITS-90是这样制订的, 即在全量程中, 任何温度的 T90值非常接近于温标采纳时 T 的最佳估计值, 与直接测量热力学温度相比 , T90的测量要方便得多,而且更为精密 , 并具有很高的复现性。
ITS-90的定义第一温区为 0.65K 到 5.00K 之间 , T90由 3He 和 4He 的蒸气压与温度的关系式来定义。
第二温区为 3.0K 到氖三相点 (24.5661K之间 T90是用氦气体温度计来定义 .第三温区为平衡氢三相点 (13.8033K到银的凝固点 (961.78℃之间 ,T90是由铂电阻温度计来定义 . 它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度 .银凝固点 (961.78℃以上的温区 ,T90是按普朗克辐射定律来定义的 , 复现仪器为光学高温计 .二、温度测量仪表的分类温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。
接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠 , 测量精度较高 ; 但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换 , 需要一定的时间才能达到热平衡 , 所以存在测温的延迟现象 , 同时受耐高温材料的限制 , 不能应用于很高的温度测量。
非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的,测温元件不需与被测介质接触 ,测温范围广 , 不受测温上限的限制 , 也不会破坏被测物体的温度场 , 反应速度一般也比较快;但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响 , 其测量误差较大。
三、热电偶和热电阻在接触式温度测量仪表热电偶和热电阻是工业上最常用的温度检测元件。
(一热电偶1、热电偶特点是:测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触 , 不受中间介质的影响。
测量范围广。
常用的热电偶从 -50~+1600℃均可连续测量, 某些特殊热电偶最低可测到 -269℃ (如金铁镍铬 , 最高可达 +2800℃(如钨 -铼。
构造简单, 使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成 ,而且不受大小和开头的限制 , 外有保护套管 ,用起来非常方便。
2、热电偶测量原理热电偶是一种感温元件 , 它能将温度信号转换成热电势信号 , 通过电气测量仪表的配合 , 就能测量出被测的温度。
热电偶测温的基本原理是热电效应。
在由两种不同材料的导体 A 和 B 所组成的闭合回路中 , 当 A 和 B 的两个接点处于不同温度 T 和 To 时 , 在回路中就会产生热电势。
这就是所谓的塞贝克效应。
导体 A 和 B 称为热电极。
温度较高的一端 (T 〉叫工作端 ( 通常焊接在一起 ; 温度较低的一端 (To 〉叫自由端 ( 通常处于某个恒定的温度下〉。
根据热电势与温度函数关系。
可制成热电偶分度表。
分度表是在自由端温度 To=00C 的条件下得到的。
不同的热电偶具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将保持不变, 即不受第三种金属接入回路中的影响。
因此 , 在热电偶测温时 , 可接入测量仪表 , 测得热电势后 , 即可知道被测介质的温度。
3、热电偶的种类及结构形成(1热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶 ,它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶 , 一般也没有统一的分度表, 主要用于某些特殊场合的测量。
(2热电偶的材料从理论上讲 , 任何两种导体都可以配制成热电偶 , 但实际上并不是所有材料都能制作热电偶 , 故对热电极材料必须满足以下几点:热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势 , 热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系 ;能测量较高的温度 , 并在较宽的温度范国内应用 , 经长期使用后 , 物理、化学性能及热电特性保持稳定 ; 要求材料的电阻温度系数要小 , 电阻率高 , 导电性能好 , 热容量要小 ;复现性要好 , 便于大批生产和互换 , 便于制定统一的分度表 ;机械性能好 , 材质均匀 ;资源丰富 , 价格便宜。
(3为了保证热电偶可靠、稳定地工作 , 对热电偶的结构要求如下:①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;②两个热电极彼此之间应很好地绝缘 , 以防短路 ;③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
4、热电偶的分度号标准化热电偶 , 按 IEC 国际标准生产。
热电偶的分度号有主要有 S 、R 、 B 、 N 、 K 、 E 、 J 、 T 等几种。
其中 S 、 R 、 B 属于贵金属热电偶 , N 、 K 、 E 、 J 、 T 属于廉金属热电偶。
S 分度号的特点是抗氧化性能强 , 宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度 1400℃, 短期 1600℃。
在所有热电偶中, S 分度号的精确度等级最高 ,通常用作标准热电偶;R 分度号与 S 分度号相比除热电动势大 15%左右 , 其它性能几乎完全相同 ;B 分度号在室温下热电动势极小 , 故在测量时一般不用补偿导线。
它的长期使用温度为 1600℃, 短期 1800℃。
可在氧化性或中性气氛中使用, 也可在真空条件下短期使用。
N 分度号的特点是 1300℃下高温抗氧化能力强 , 热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好 , 耐核辐照及耐低温性能也好 , 可以部分代替 S 分度号热电偶;K 分度号的特点是抗氧化性能强 , 宜在氧化性、惰性气氛中连续使用, 长期使用温度 1000℃, 短期 1200℃。
在所有热电偶中使用最广泛 ;E 分度号的特点是在常用热电偶中, 其热电动势最大, 即灵敏度最高。
宜在氧化性、惰性气氛中连续使用, 使用温度 0-800℃ ; $vmeJ 分度号的特点是既可用于氧化性气氛 (使用温度上限 750℃ , 也可用于还原性气氛 (使用温度上限 950℃ , 并且耐 H2及 CO 气体腐蚀 ,多用于炼油及化工;T 分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高 ,通常用来测量 300℃以下的温度。
5、热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重 (特别是采用贵金属时 ,而测温点到仪表的距离都很远 ,为了节省热电偶材料 , 降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端 (自由端延伸到温度比较稳定的控制室内 , 连接到仪表端子上。
必须指出 ,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极 , 使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响 , 不起补偿作用。
因此 , 还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠ 0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配 , 极性不能接错 , 补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过 100℃。
冷端温度补偿器的型号应与热电偶的型号相符 , 并在规定温度范围内使用 ;冷端温度补偿器与热电偶连接时极性不能接错 ;根据补偿器的平衡点温度调整仪表起始点 , 使指针批示在平衡点温度 ;具有自动补偿机构的显示仪表不安装补偿器 ;补偿器必须定期检查和检定 .(二热电阻热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
它的主要特点是测量精度高 , 性能稳定。
其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
1. 热电阻测温原理及材料热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分 (感温元件是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。
当被测介质有温度梯度时, 则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
热电阻大都由纯金属材料制成 ,目前应用最多的是铂和铜 , 此外 , 现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。
2. 热电阻的结构(1 铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件 (电阻体、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体, 它的外径一般为φ2~φ8mm 。
与普通型热电阻相比 ,它有下列优点:体积小 , 内部无空气隙 ,热惯性上,测量滞后小 ;机械性能好、耐振 , 抗冲击 ;能弯曲 , 便于安装使用寿命长。
(2 端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制 , 紧贴在温度计端面。
它与一般轴向热电阻相比 ,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度, 适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
(3 隔爆型热电阻隔爆型热电阻可用于区内具有爆炸危险场所的温度测量。
隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒 , 把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内 , 生产现场不会引超爆炸。
3. 热电阻测温系统的组成热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。
从热电阻的测温原理可知 , 被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的, 因此 , 热电阻体的引出线等各种线电阻的变化会给温度测量带来影响 , 引起连接导线电阻的变化主要有 :导线长度的变化 , 导线接头处接触电阻的变化 , 重接线引起的电阻变化 , 还有环境温度的变化以及测量线路中寄生电势等。