溫度測量儀表中如何區(qū)分熱電阻和熱電偶

　　溫度測量儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀表比較簡單、可靠，測量精度較高，在工業(yè)中使用的一般有雙金屬，熱電偶，熱電阻等。其中雙金屬一般為現(xiàn)場指示，電偶、電阻一般用于DCS、PLC等集散控制的遠(yuǎn)端顯示，今天簡單介紹下熱電偶和熱電阻。

　　一、熱電偶的原理及構(gòu)造

　　熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：

　�、贉y量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

　�、跍y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(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

　　③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。

　　1．熱電偶測溫基本原理

　　將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

　　2．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成

　�。�1）熱電偶的種類

　　常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T（即分度號）七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。

　　(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：

　�、俳M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(yīng)很好地絕緣，以防短路；

　�、垩a償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

　�、鼙Ｗo(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

　　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），而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導(dǎo)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(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導(dǎo)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(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

　　例如：S型熱電偶）鉑銠10-鉑熱電偶

　　鉑銠10-鉑熱電偶（S型熱電偶）為貴金屬熱電偶。偶絲直徑規(guī)定為0.5mm，允許偏差-0.02mm，其正極（SP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為10%，含鉑為90%，負(fù)極（SN）為純鉑，故俗稱單鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃。

　　S型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點。它的物理，化學(xué)性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于S型熱電偶具有優(yōu)良的綜合性能，符合國際使用溫標(biāo)的S型熱電偶，長期以來曾作為國際溫標(biāo)的內(nèi)插儀器，“ITS-90”雖規(guī)定今后不再作為國際溫標(biāo)的內(nèi)查儀器，但國際溫度咨詢委員會（CCT）認(rèn)為S型熱電偶仍可用于近似實現(xiàn)國際溫標(biāo)。

　　S型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機械強度下降，對污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。

　　二、熱電阻的原理及構(gòu)造

　　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(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

　　1．熱電阻測溫原理及材料

　　熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

　　2．熱電阻的結(jié)構(gòu)

　�。�1）精通型熱電阻

　　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(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響一般采用三線制或四線制。

　�。▋删€制：兩根線及傳輸電源又傳輸信號,也就是傳感器輸出的負(fù)載和電源是串聯(lián)在一起的，電源是從外部引入的，和負(fù)載串聯(lián)在一起來驅(qū)動負(fù)載。三線制：三線制傳感器就是電源正端和信號輸出的正端分離，但它們共用一個COM端。四線制：電源兩根線，信號兩根線。電源和信號是分開工作的。）

　�。�2）鎧裝熱電阻

　　鎧裝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。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后��；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結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)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(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。

　　3．熱電阻測溫系統(tǒng)的組成

　　熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點：

　�、贌犭娮韬惋@示儀表的分度號必須一致

　�、跒榱讼B接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法

　　熱電阻顧名思義，它的電阻的阻值是隨著溫度變化而變化的，比如，用線性比較好的鉑絲、銅絲作的電阻。工業(yè)用熱電阻一般采用Pt100,Pt10,Pt1000、Cu50,Cu100,鉑熱電阻的測溫的范圍一般為零下200-800攝氏度，銅熱電阻為零下40到140攝氏度。

　　如用鉑絲做成的熱電阻，其分度號稱Pt100。就是說它的阻值在0度時為100歐姆，負(fù)200度時為18.52歐姆，200度時為175.86歐姆，800度時為375.70歐姆。