溫度傳感器----熱電偶和熱電阻的應用原理

來源：上海維連電子科技有限公司 2009年10月29日 09:00

溫度傳感器----熱電偶和熱電阻的應用原理

一、溫度傳感器熱電偶的應用原理
溫度傳感器熱電偶是工業上zui常用的溫度檢測元件之一。其優點是：
①測量精度高。因溫度傳感器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。常用的溫度傳感器熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量，某些特殊溫度傳感器熱電偶zui低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達+2800℃（如鎢-錸）。
③構造簡單，使用方便。溫度傳感器熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

溫度傳感器熱電偶測溫基本原理
將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖2-1-1所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。溫度傳感器熱電偶就是利用這一效應來工作的。
2．溫度傳感器熱電偶的種類及結構形成
（1）溫度傳感器熱電偶的種類
常用溫度傳感器熱電偶可分為標準溫度傳感器熱電偶和非標準溫度傳感器熱電偶兩大類。所調用標準溫度傳感器熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化溫度傳感器熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化溫度傳感器熱電偶我國從1988年1月1日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按IEC標準生產，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化溫度傳感器熱電偶為我國統一設計型溫度傳感器熱電偶。
（2）溫度傳感器熱電偶的結構形式為了保證溫度傳感器熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：
① 組成溫度傳感器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 補償導線與溫度傳感器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。
溫度傳感器熱電偶冷端的溫度補償
由于溫度傳感器熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把溫度傳感器熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，溫度傳感器熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使溫度傳感器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。在使用溫度傳感器熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與溫度傳感器熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

二、溫度傳感器熱電阻的應用原理
溫度傳感器熱電阻是中低溫區zui常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱是阻的測量度是zui高的，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。

1．溫度傳感器熱電阻測溫原理及材料
溫度傳感器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。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用zui多的是鉑和銅，此外，現在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。
溫度傳感器熱電阻的結構
（1）精通型溫度傳感器熱電阻
從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的，因此，溫度傳感器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）鎧裝溫度傳感器熱電阻
鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、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，zui小可達φmm。與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優點：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）端面溫度傳感器熱電阻
端面溫度傳感器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。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，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）隔爆型溫度傳感器熱電阻
隔爆型溫度傳感器熱電阻通過特殊結構的接線盒，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生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于Bla~B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。

溫度傳感器熱電阻測溫系統的組成
溫度傳感器熱電阻測溫系統一般由溫度傳感器熱電阻、連接導線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點：
①溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致
②為了消除連接導線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。

技術參數：
1. Pt100,Pt1000,Pt500,Ni1000，Cu50（可選）； 2. 精度等級：*（±0.15℃@0℃,理論值） B級（±0.30℃@0℃,理論值）； 3. 溫度范圍：-200~850℃（根據不同的溫度段采用不同的芯片）； 4. 引線：根據測量溫度及長度選擇不同的延長引線（兩線制，三線制，四線制可選）； 5. 護套材料：SUS304,SUS316,黃銅，陶瓷等（根據要求）；
允許偏差：
熱電阻種類		分度號			測量范圍		溫度允差Δt（℃）		允許誤差Δ（Ω）
鉑電阻		Pt100			-200~600℃		*：±（0.15+0.002∣t∣）		±0.06
							B級：±（0.30+0.005∣t∣）		±0.12
銅電阻		Cu50			-50~150℃		±（0.30+0.006∣t∣）		±0.12
		Cu100							±0.10
產品選型：
T-□-□-□/□-□
T-□										基本型
	□		Pt100,Pt1000，Pt500，Ni1000，Cu50							分度號
			□	A,B						精度等級
				□		L:-200~200℃ M:-50~300℃ H:0~500℃ G:0~850℃				溫度范圍
						□		T:兩線制； S:三線制 F:四線制 E:其它		線制
示意圖

溫度傳感器熱電阻熱電偶導線

分類：熱電偶焊接技術

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