熱電偶和熱電阻是最常用溫度傳感器，昌暉儀表從工作原理、結(jié)構(gòu)、分類、應(yīng)用領(lǐng)域這四個(gè)方面對(duì)比分析熱電偶和熱電阻的區(qū)別，并對(duì)熱電偶和熱電阻應(yīng)用做簡(jiǎn)單介紹。
溫度是冶金、化工等工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的熱工參數(shù)，對(duì)生產(chǎn)控制起著巨大作用，要高效、準(zhǔn)確的測(cè)量溫度需要根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)的特點(diǎn)和要求選擇溫度傳感器。熱電偶和熱電阻雖然存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象但簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，正確的選擇需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的了解。
1、工作原理和結(jié)構(gòu)的的區(qū)別
①工作原理的區(qū)別
熱電偶是由兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料焊接或絞接而成，分為熱端和自由端，熱端插入需要測(cè)溫的設(shè)備中，冷端置于設(shè)備的外面，如果兩端所處的溫度不同則在熱電偶回路中便會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，由于熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的函數(shù)，測(cè)得電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值后，便可換算成溫度值。
熱電阻是根據(jù)導(dǎo)體的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而變化的性質(zhì)，將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而進(jìn)行溫度測(cè)量的。
②結(jié)構(gòu)的區(qū)別
普通的熱電偶通常由熱電極、絕緣材料和電偶保護(hù)套管以及接線盒等構(gòu)成。熱電偶一般采用帶孔的耐高溫陶瓷管作為絕緣材料，熱電極從耐高溫陶瓷管孔中引出。保護(hù)套管材料需具備耐腐蝕、耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、氣密性好、熱導(dǎo)率高等性能主要有金屬、非金屬、金屬陶瓷3類，目前最常用保護(hù)套管是1Cr18Ni9Ti不銹鋼的，適宜在900℃以下的工況條件。
熱電阻最主要的部分是電阻體加上絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部件，將電阻絲纏繞在石英、陶瓷或塑料等絕緣骨架上，再套上保護(hù)套管，并在熱電阻絲與套管中間填充導(dǎo)熱材料。
2、熱電偶的分類及其特點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了熱電偶熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系，有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)分度表，允許存在一定誤差的熱電偶。
非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶一般沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于測(cè)量一些特殊的場(chǎng)合，使用范圍和數(shù)量級(jí)比標(biāo)準(zhǔn)熱電偶要小，組成熱電偶的熱電極必須牢固的焊接在一起，兩個(gè)熱電極之間應(yīng)有比較好的絕緣，防止發(fā)生短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要牢固可靠，保護(hù)套管要保證熱電極與外界的介質(zhì)充分隔離，以保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作。
3、熱電阻的分類及其特點(diǎn)
①根據(jù)熱電阻的組成結(jié)構(gòu)分類
普通型熱電阻：根據(jù)熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)量的溫度變化是直接通過電阻值的變化來反映的，所以，熱電阻引出的各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來不良影響。需要消除引線電阻帶來的影響，通常熱電阻采用三線制或四線制進(jìn)行補(bǔ)償。
鎧裝型熱電阻：與鎧裝熱電偶類似，同樣由感溫元件、引線、絕緣材料和不銹鋼套管組合而成，外徑一般在φ2-φ8mm之間，相比普通型熱電阻具有體積小、易安裝、抗沖擊、能彎曲并且使用壽命也更長(zhǎng)。
端面熱電阻：端面熱電阻的感溫元件是經(jīng)過特殊處理的電阻絲繞制的，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般的熱電阻相比，能夠更加快速準(zhǔn)確的反映出被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于軸瓦等端面的溫度測(cè)量。
防爆熱電阻：防爆熱電阻的接線盒結(jié)構(gòu)特殊，可以把火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸、閃火控制在接線盒內(nèi)，保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生明火，防爆型熱電阻適用于含有易燃、易爆等化學(xué)氣體、蒸氣的場(chǎng)所。
②根據(jù)熱電阻的材質(zhì)分類
鉑電阻：鉑的電阻率較大，電阻和溫度的關(guān)系呈非線性，鉑電阻的測(cè)溫范圍廣、測(cè)量精度高、材料容易提純、復(fù)現(xiàn)性也很好；惡劣和高溫條件下其物理和化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定。現(xiàn)在工業(yè)用鉑電阻分度號(hào)有Pt100和Pt10，其中Pt10是用粗的鉑絲制成的，適用于600℃以上的溫度測(cè)量。在0℃時(shí)，Ptl00的電阻值為100Ω，而Ptl0的在0℃電阻值為10Ω，所以Pt100也更為常用；鉑電阻測(cè)溫范圍一般在-200℃～850℃。之間，超過550℃以上的高溫只適合在氧化氣氛中使用。真空和還原氣氛將導(dǎo)致電阻值迅速漂移。
銅電阻：銅電阻的電阻值與溫度幾乎呈線性關(guān)系，銅電阻材料易提純、價(jià)格低、電阻率僅為鉑的1/2而體積較大、熱響應(yīng)慢。銅在超過250℃的溫度環(huán)境下易于氧化，所以工業(yè)用銅熱電阻一般其工作溫度范圍在-40℃～120℃之間。
半導(dǎo)體熱敏電阻:適用于測(cè)溫要求不高的場(chǎng)合，一般用在-50~350℃左右的低溫段范圍，在工業(yè)化國家采用半導(dǎo)體熱敏元件制成的溫度傳感器大量用在各種溫度測(cè)量和溫度補(bǔ)償及家電、汽車等要求不高的溫度控制。
4、實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的區(qū)別
熱電偶是熱電動(dòng)勢(shì)（電壓）隨溫度變化而變化的元件，熱電阻是電阻隨溫度變化而變化的元件，通常熱電偶用在高溫環(huán)境中，而熱電阻通常用在低溫的環(huán)境中。如果測(cè)量的溫差超過了500℃，熱電阻的阻值會(huì)非常大，這會(huì)直接影響溫度測(cè)量的結(jié)果，甚至出現(xiàn)不能顯示測(cè)量結(jié)果的情況。而熱電偶是利用熱電動(dòng)勢(shì)（電壓）隨溫度的變化而變化進(jìn)行測(cè)量的，測(cè)量的溫度越高原子中的電子運(yùn)動(dòng)越激烈，電勢(shì)反應(yīng)就越靈敏。其次，熱電偶需要補(bǔ)償導(dǎo)線，熱電阻不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，熱電阻的價(jià)格相對(duì)熱電偶也更低。
我國的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七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶做為統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。
溫度是工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的的基礎(chǔ)參數(shù)控制指標(biāo)，溫度測(cè)量的主要任務(wù)是對(duì)各種熱力生產(chǎn)中的溫度實(shí)施檢測(cè)，針對(duì)熱電偶和熱電阻的本質(zhì)區(qū)別合理選用使得生產(chǎn)工藝人員可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以確保設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
作者：楊君、陳大海
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