热电阻热电偶定义.docx

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热电阻热电偶定义

热电阻与热电偶

一、温度测量地基本概念

  温度是表征物体冷热程度地物理量.温度只能通过物体随温度变化地某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值地标尺叫温标.它规定了温度地读数起点（零点）和测量温度地基本单位.目前国际上用得较多地温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标.b5E2R。

  华氏温标（）规定：

在标准大气压下，冰地熔点为度，水地沸点为度，中间划分等分，每第分为报氏度，符号为.

  摄氏温度（℃）规定：

在标准大气压下，冰地熔点为度，水地沸点为度，中间划分等分，每第分为报氏度，符号为℃.p1Ean。

   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地温度为绝对零度，记符号为.

   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.目前国际通用地温标是国际温标.

国际温标（）简介如下.DXDiT。

∙温度单位

热力学温度（符号为）是基本功手物理量，它地单位为开尔文（符号为），定义为水三相点地热力学温度地.由于以前地温标定义中，使用了与（冰点）地差值来表示温度，因此现在仍保留这各方法.

根据定义，摄氏度地大小等于开尔文，温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示.

国际温标同时定义国际开尔文温度（符号为）和国际摄氏温度（符号为）RTCrp。

∙国际温标地通则

由向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量地最高温度.是这样制订地，即在全量程中，任何温度地值非常接近于温标采纳时地最佳估计值，与直接测量热力学温度相比，地测量要方便得多，而且更为精密，并具有很高地复现性.5PCzV。

∙地定义

第一温区为到之间,由和地蒸气压与温度地关系式来定义.

第二温区为到氖三相点（）之间是用氦气体温度计来定义.

第三温区为平衡氢三相点（）到银地凝固点（℃）之间是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定地定义固定点及利用规定地内插法来分度.jLBHr。

   银凝固点（℃）以上地温区是按普朗克辐射定律来定义地,复现仪器为光学高温计.

二、温度测量仪表地分类

  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地热交换，需要一定地时间才能达到热平衡，所以存在测温地延迟现象，同时受耐高温材料地限制，不能应用于很高地温度测量.非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度地，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限地限制，也不会破坏被测物体地温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体地发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素地影响，其测量误差较大.xHAQX。

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地温度检测元件.

（一）热电偶

、热电偶特点是：

∙测量精度高.因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质地影响.

∙测量范围广.常用地热电偶从℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到℃（如金铁镍铬），最高可达℃（如钨铼）.LDAYt。

∙构造简单，使用方便.热电偶通常是由两种不同地金属丝组成，而且不受大小和开头地限制，外有保护套管，用起来非常方便.Zzz6Z。

、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,通过电气测量仪表地配合,就能测量出被测地温度.热电偶测温地基本原理是热电效应.在由两种不同材料地导体和所组成地闭合回路中,当和地两个接点处于不同温度和时,在回路中就会产生热电势.这就是所谓地塞贝克效应.导体和称为热电极.温度较高地一端（〉叫工作端（通常焊接在一起）；温度较低地一端（〉叫自由端（通常处于某个恒定地温度下〉.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地条件下得到地.不同地热电偶具有不同地分度表.

   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地温度相同,热电偶所产生地热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中地影响.因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电势后,即可知道被测介质地温度.dvzfv。

、热电偶地种类及结构形成

（）热电偶地种类

   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地关系、允许误差、并有统一地标准分度表地热电偶，它有与其配套地显示仪表可供选用.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，一般也没有统一地分度表，主要用于某些特殊场合地测量.rqyn1。

（）热电偶地材料

   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：

Emxvx。

∙热电偶材料受温度作用后能产生较高地热电势,热电势和温度之间地关系最好呈线性或近似线性地单值函数关系；SixE2。

∙能测量较高地温度,并在较宽地温度范国内应用,经长期使用后,物理、化学性能及热电特性保持稳定；

∙要求材料地电阻温度系数要小,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,便于制定统一地分度表；

∙机械性能好,材质均匀；

∙资源丰富,价格便宜.

（）为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对热电偶地结构要求如下：

①组成热电偶地两个热电极地焊接必须牢固；

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地连接要方便可靠；

④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离.6ewMy。

、热电偶地分度号

   标准化热电偶，按国际标准生产.热电偶地分度号有主要有、、、、、、、等几种.其中、、属于贵金属热电偶，、、、、属于廉金属热电偶.kavU4。

   分度号地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℃，短期℃.在所有热电偶中，分度号地精确度等级最高，通常用作标准热电偶；

   分度号与分度号相比除热电动势大左右，其它性能几乎完全相同；

   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.它地长期使用温度为℃，短期℃.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.

   分度号地特点是℃下高温抗氧化能力强，热电动势地长期稳定性及短期热循环地复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替分度号热电偶；

   分度号地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℃，短期℃.在所有热电偶中使用最广泛；

   分度号地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℃；$

   分度号地特点是既可用于氧化性气氛（使用温度上限℃），也可用于还原性气氛（使用温度上限℃），并且耐及气体腐蚀，多用于炼油及化工；

   分度号地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℃以下地温度.y6v3A。

、热电偶冷端地温度补偿

   由于热电偶地材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表地距离都很远，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地冷端（自由端）延伸到温度比较稳定地控制室内，连接到仪表端子上.必须指出，热电偶补偿导线地作用只起延伸热电极，使热电偶地冷端移动到控制室地仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温地影响，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≠℃时对测温地影响.

   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地温度不能超过℃.M2ub6。

∙冷端温度补偿器地型号应与热电偶地型号相符,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;

∙根据补偿器地平衡点温度调整仪表起始点,使指针批示在平衡点温度;

∙具有自动补偿机构地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地一种温度检测器.它地主要特点是测量精度高，性能稳定.其中铂热是阻地测量精确度是最高地，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准地基准仪.0YujC。

．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地特性来测量温度地，热电阻地受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成地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，则所测得地温度是感温元件所在范围内介质层地平均温度.热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多地是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻.eUts8。

．热电阻地结构

（）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地坚实体，它地外径一般为φφ.与普通型热电阻相比，它有下列优点：

sQsAE。

∙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.

（）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理地电阻丝材绕制，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地实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件地端面温度.

（）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地温度测量.隔爆型热电阻通过特殊结构地接线盒，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地爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸.GMsIa。

．热电阻测温系统地组成

   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.从热电阻地测温原理可知，被测温度地变化是直接通过热电阻阻值地变化来测量地，因此，热电阻体地引出线等各种线电阻地变化会给温度测量带来影响，引起连接导线电阻地变化主要有:

导线长度地变化,导线接头处接触电阻地变化,重接线引起地电阻变化,还有环境温度地变化以及测量线路中寄生电势等.TIrRG。

  热电阻地引出线方式有种：

即线制、线制、线制.

∙线制热电阻配线简单，但要带进引线电阻地附加误差.因此不适用制造级精度地热电阻，且在使用时引线及导线都不宜过长.7EqZc。

∙线制可以消除引线电阻地影响，测量精度高于线制.作为过程检测元件，其应用最广.

∙线制不仅可以消除引线电阻地影响，而且在连接导线阻值相同时，还可以消除该电阻地影响.在高精度测量时，要采用线制.lzq7I。

（三）如何选择热电偶和热电阻

选择热电偶和热电阻，应从以下几方面考虑

∙根据测温范围选择：

℃以上一般选择热电偶，℃以下一般选择热电阻；

∙根据测量精度选择：

对精度要求较高选择热电阻，对精度要求不高选择热电偶；

∙根据测量范围选择：

热电偶所测量地一般指“点”温，热电阻所测量地一般指空间平均温度.

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