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热电偶与热电阻的工作特性

已有 352 次阅读2014-12-24 09:28 | 关键词: 热电偶, 热电阻, 工作原理, 特性

  作为常用的温度测量设备,热电偶和热电偶在工作特性上各具特色,因此在这里简单对比一下:
        热电偶作为常用的温度传感器,其具有:温度测量范围广(零下270到1820摄氏度)、成本低、性能稳定、响应速度快、结构简单、易于管理等特点,正是因为热电偶具备这些显著地优点,因此被广泛的应用在工业、医药、科研、食品等等行业。从结构上来说, 热电偶一般是通过用两种不同材质的合金相结合制作而成的,至于为何要做成这种设计,就要从其工作原理来说明这个问题。
        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, 通过电气测量仪表的配合, 就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应,也就是常说的赛贝克效应。在由两种不同材料的金属导体 L1和 L2 所组成的闭合回路中 , 当 L1和  L2的两个接点处的温度不同,一个是T1,另一个T2, 在回路中就会产生热电势差,也就是形成电压。这就是常常提及到的塞贝克效应。导体L1和  L2 称为热电极。温度较高的一端(T1,也叫工作端,通常焊接在一起);温度较低的一端(T2,也叫自由端,通常处于某个恒定的温度下)。两端的形成的热电势与跟温度具有函数关系,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 T2=0摄氏度 的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。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的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电势后, 即可知道被测介质的温度。
        按国际上的IEC标准,热电偶分为八个不同的分度,分别为B、E、J、K、N、R、S、T型热电偶,其测量温度最低可达零下270摄氏度,最高为1820摄氏度,其中B,R,S属于铂系列的热电偶,由于铂属于贵重金属,所以他们又被称为贵金属热电偶,而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,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的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,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T2≠0℃时对测温的影响。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的温度不能超过100℃。
         热电阻作为另一种常见的温度测量设备,相较于热电偶,热电阻的温度测量范围较窄(零下250到850摄氏度),但是测量精度更高、线性度更好、稳定性也更为持久,因此广泛的应用于工业范围,低温环境等对温度测量设备要求较高的领域。
         热电阻是基于金属导体的自身电阻值是根据温度的增加而相应增加这一特性来进行温度测量工作的,因此不同于热电偶是由两中金属导体相结合而制作的,热电阻基本是由纯的金属导体材料制作而成的,常见的材料有铂和铜等。
        热电阻的工作原理是根据热电阻阻值会根据温度的变化发生改来来测量的,因此,热电阻连接的导线自带电阻会给温度的测量带来负面影响,而为了消除这种影响,一般热电阻要采用三线制或者四线制的测量方式来构成连接。
      备注:(  三线制:三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离,但它们共用个COM端。四线制:电源两根线,信号两根线。电源和信号是分开工作的。)

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