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热电偶和热电阻的差别

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  • 发布时间:2016/4/2 17:56:38
  • 作者:ly_yinhe

热电偶简介

  热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克seeback效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。

01热电偶基本测温原理

  热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来,构成一个闭合回路。由于两种不同金属所携带的电子数不同,当两个导体的二个连接点之间存在温差时,就会发生高电位向低电位放电现象,因而在回路中形成电流,温度差越大,电流越大,这种现象称为热电效应,也叫塞贝克效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

02热电偶种类及结构构成

  (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。

  标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

  (2) 热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:

  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。

热电阻简介

  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。其中铂热电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。

01热电阻测温原理及材料

  热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。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,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

02热电阻的类型

  (1) 普通型热电阻

  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导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

  (2) 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:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装;④使用寿命长。

  (3) 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。

  (4)隔爆型热电阻

  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。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

热电阻和热电偶的差别

  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,几种常见热电偶的测量范围如下:

热电偶名称型号 测量范围
铂铑30——铂铑6(B型) 测量范围
S型 300℃~1600℃(短期1800℃)
K型 -50℃~1000℃(短期1200℃)
XK型 -50℃~600℃(短期800℃)
E型 -40℃~800℃(短期900℃)

  除了表中的几种热电偶,还有J型,T型等。热电偶一般用于500度以上的较高温度,因它们在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。这时在中低温度时,一般使用热电阻测温,范围为-200℃~500℃,甚至还可测更低的温度(如用碳电阻可测到1K左右的低温)。现在正常使用铂热电阻Pt100,在工业上也有用铜电阻,分度号为CU50和CU100,但测温范围较小,在-50℃~150℃之间,在一些特殊场合还有铟电阻,锰电阻。

  1. 热电偶测量温度的基本原理是热电效应。二次表是一个检伏计或为了提高精度时使用电子电位差计。热电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度而变化的特性而工作的。

  2. 由热电偶测温原理可知,只有在其冷端温度恒定时,被测温度才与热电势成单值函数关系。在实际使用中,就用一种热电特性与相应热电偶特性相似的廉价的连接导线(也称为补偿导线),使热电偶冷端引伸到温度相对恒定的地方(最好为0度),如用铜--康铜做补偿导线来引申镍铬---镍硅热电阻。因此,热电偶到二次表延长线是两根。热电阻与二次表之间是用铜导线连接的,为了减小环境变化引起的测量误差,一般均采用三线制接法,其中有两根导线将热电阻串联于相邻的两个桥臂上,另一根导线是引来电源。使用时要求每根导线的电阻值与调整电阻之和都保证为5欧姆(±0.01)。