淺談儀表中熱電偶與熱電阻的作用和區(qū)別

1、<p>　　淺談儀表中熱電偶與熱電阻的作用和區(qū)別</p><p>　　摘要：本文針對熱電偶與熱電阻的應用，原理，選型，在工業(yè)中的使用區(qū)別等方面進行了分析與探討，供相關方面儀表人員參考。 </p><p>　　關鍵字：熱電偶、熱電阻、測溫、溫度補償 </p><p>　　中圖分類號： P631 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p

2、><b>　　前言 </b></p><p>　　在化工廠中，工業(yè)測控方面溫度的測量是最簡單、最普遍也是最常用的、現場應用最廣的主要是熱電偶和熱電阻，但是二者無論在原理、接線方式和測控范圍等方面都有所的區(qū)別。 </p><p><b>　　一、熱電偶概述 </b></p><p>　　熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元

3、件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克seeback效應，即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內產生熱電流的物理現象。 其優(yōu)點是：①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影 響。 ②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱 電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。 ③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大

4、小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。 </p><p>　　1、熱電偶測溫基本原理熱電偶測溫基本原理是將兩種不同材料的導體或半導體焊接起來，構成一個閉合回路。由于兩種不同金屬所攜帶的電子數不同，當兩個導體的二個執(zhí)著點之間存在溫差時，就會發(fā)生高電位向低電位放電現象，因而在回路中形成電流，溫度差越大，電流越大，這種現象稱為熱電效應，也叫塞貝克效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。 </p>&

5、lt;p>　　2、熱電偶的種類及結構形成：（1）熱電偶的種類常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場 合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標 準生產，并指定S、B、

6、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型 熱電偶。（2）熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結構要求如 下：①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；③補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。 </p><p>　　3、熱電偶冷端的溫度補償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點

7、到 儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱 電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內，連接到儀表端子上。 必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控 制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償 作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電 偶連接端的溫度

8、不能超過100℃ </p><p><b>　　二、熱電阻概述 </b></p><p>　　熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。1、熱電阻測溫原理及材料熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金

9、屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 </p><p><b>　　2、熱電阻的類型 </b></p><p>　　1）普通型熱電阻從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。2）鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線

10、、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ2－－φ8mm，最小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小；②機械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。3）端面熱電阻端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。4）隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻通過特殊

11、結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla－－B3c級區(qū)內具有爆炸危險場所的溫度測量。 </p><p>　　三、熱電阻和熱電偶的主要區(qū)別 </p><p>　　1、雖然都是接觸式測溫儀表，但它們的測溫范圍不同，熱電偶使用在溫度較高的環(huán)境，幾種常見熱電偶的測量范圍如下： </p>&

12、lt;p>　　除了表中的幾種熱電偶，還有J型，T型等。熱電偶一般用于500度以上的較高溫度，因它們在中，低溫區(qū)時輸出熱電勢很小(查表可以看一下)，當電勢小時，對抗干擾措施和二次表和要求很高，否則測量不準，還有，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對誤差就顯得很突出，不易得到全補償。這時在中低溫度時，一般使用熱電阻測溫范圍為-200℃～500℃，甚至還可測更低的溫度(如用碳電阻可測到1K左右的低溫)?，F在工業(yè)上

13、正常使用鉑熱電阻Pt100，在工業(yè)上也有用銅電阻，分度號為CU50和CU100，但測溫范圍較小，在-50℃～150℃之間，在一些特殊場合還有銦電阻，錳電阻。 </p><p>　　2、熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應。二次表是一個檢伏計或為了提高精度時使用電子電位差計。熱電阻是基于導體和半導體的電阻值隨溫度而變化的特性而工作的。 3.由熱電偶測溫原理可知，只有在其冷端溫度恒定時，被測溫度才與熱電勢成單值函數關系

14、。在實際使用中，就用一種熱電特性與相應熱電偶特性相似的廉價的連接導線(也稱為補償導線)，使熱電偶冷端引伸到溫度相對恒定的地方(最好為0度)，如用銅--康銅做補償導線來引申鎳鉻---鎳硅熱電阻.因此，熱電偶到二次表延長線是兩根。熱電阻與二次表之間是用銅導線連接的，為了減小環(huán)境變化引起的測量誤差，一般均采用三線制接法，其中有兩根導線將熱電阻串聯(lián)于相鄰的兩個橋臂上，另一根導線是引來電源。使用時要求每根導線的電阻值與調整電阻之和都保證為5歐姆(

15、±0.01)。 </p><p><b>　　四、結論 </b></p><p>　　在工業(yè)應用中，熱電偶一般適用于測量500℃以上的較高溫度。對于500℃以下的中、低溫度，熱電偶的輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實現精確測量；而且，在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱