热电偶和热电阻的区别？ - 温度测量论坛 - 中国工控网论坛

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发表人：a_tie

发表时间：2009/1/13 1:55:00

本栏论题：

热电偶和热电阻的区别？ [2553]

    热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温,尽管其作用相同都是测量物体的温度,但是他们的原理与特点却不尽相同.

    首先,介绍一下热电偶,热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件,他的主要特点就是测吻范围宽,性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传4-20mA电信号,便于自动控制和集中控制。

    热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势,这种现象称为热电效应,又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电势有两种电势组成;温差电势和接触电势。温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势,不同的导体具有不同的电子密度,所以他们产生的电势也不相同,而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时,因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散,当他们达到一定的平衡后所形成的电势,接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。

    目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范,国际上规定热电偶分为八个不同的分度,分别为B,R,S,K,N,E,J和T,其测量温度的最低可测零下270摄氏度,最高可达1800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。

    热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。

    但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线。不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了,热电偶的正极连接补偿导线的红色线,而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。

    其次我们介绍一下热电阻,热电阻虽然在工业中应用也比较广泛,但是由于他的测温范围使他的应用受到了一定的限制,热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多,也可以远传电信号,灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好,但是需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。

    工业用热电阻一般采用Pt100,Pt10,Cu50,Cu100,铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄氏度,铜热电阻为零下40到140摄氏度。热电阻和热电偶一样的区分类型,但是他却不需要补偿导线,而且比热点偶便宜。

以下是关于《热电偶和热电阻的区别？》论题的回复（共10篇）

回复人：a_tie　

回复时间：2009/1/13 1:57:00

支持(300) | 反对(403)

    热电偶是一种测温度的传感器，与热电阻一样都是温度传感器，但是他和热电阻的区别主要在于：
    一、信号的性质，热电阻本身是电阻，温度的变化，使电阻产生正的或者是负的阻值变化；而热耦，是产生感应电压的变化，他随温度的改变而改变。
    二、两种传感器检测的温度范围不一样，热阻一般检测0-150度温度范围，最高测量范围可达600度左右（当然可以检测负温度）。
    热耦可检测0-1000度的温度范围（甚至更高）所以，前者是低温检测，后者是高温检测。
    三、从材料上分，热阻是一种金属材料，具有温度敏感变化的金属材料，热耦是双金属材料，既两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属丝的两端产生电势差。
    四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的，这句话是没问题，但一般PLC都直接接入4～20ma信号，而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了！热电阻是RTD信号，热电欧是TC信号！
    五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块，可直接输入电阻和电偶信号。
    六、热电偶有J、T、N、K、S等型号，有比电阻贵的，也有比电阻便宜的，但是算上补偿导线，综合造价热电偶就高了。
    热电阻是电阻信号,热电偶是电压信号。
    七、热电阻测温原理是根据导体（或半导体）的电阻随温度变化的性质来测量的，测量范围为负00~500度，常用的有铂电阻(Pt100、Pt10)、铜电阻Cu50（负50-150度）。
    热电偶测温原理是基于热电效应来测量温度的，常用的有铂铑——铂（分度号S，测量范围0~1300度）、镍铬——镍硅（分度号K，测量范围0~900度）、镍铬——康铜（分度号E，测量范围0~600度）、铂铑30——铂铑6（分度号B，测量范围0~1600度）。

回复人：a_tie　

回复时间：2009/1/13 2:00:00

支持(497) | 反对(307)

    热电偶
    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。其优点是：

    ①测量精度高。因直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

    ②测量范围广。常用的从-50~ 1600℃均可边续测量，某些特殊最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达 2800℃（如钨-铼）。

    ③构造简单，使用方便。通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

    1．测温基本原理

    将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。就是利用这一效应来工作的。

    2．的种类及结构形成

    （1）的种类

    常用可分为标准和非标准两大类。所调用标准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，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化在使用范围或数量级上均不及标准化，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

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

    (2)的结构形式为了保证可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

    ①组成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。

    3．冷端的温度补偿

    由于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，为了节省材料，降低成本，通常采用补偿导线把的冷端（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，补偿导线的作用只起延伸热电极，使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t0≠0℃时对测温的影响。

    在使用补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与连接端的温度不能超过100℃。


    热电阻
    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。其中铂热是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。

    1、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。

    2、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，最小可达φmm。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。

回复人：a_tie　

回复时间：2009/1/13 2:01:00

支持(449) | 反对(392)

    1.热电偶的测量原理是什么？

    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。
    热电偶由两根不同导线(热电极)组成，它们的一端是互相焊接的，形成热电偶的测量端(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中；而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差，则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。

    2.热电阻的测量原理是什么？

    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的特性来测量温度的，热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的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，则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。

    3.如何选择热电偶和热电阻？

    根据测温范围选择：500℃以上一般选择热电偶，500℃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：热电偶所测量的一般指“点”温，热电阻所测量的一般指空间平均温度；

    4.什么是铠装热电偶，有什么优点？
    u
    在IEC1515的标准中名称为《mineral insulated thermocouple cable》,即无机矿物绝缘热电电偶缆。将热电极、绝缘物和护套通过整体拉制而形成的，外表面好像是被覆一层“铠装”，故称为铠装热电偶。同一般装配式热电偶相比，具有耐压高、可弯曲性能好、抗氧化性能好及使用寿命长等优点。

    5.热电偶的分度号有哪几种?有何特点？

    热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。

    S分度号的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1400℃，短期1600℃。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；

    R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同；}

    B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。它的长期使用温度为1600℃，短期1800℃。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。

    N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶；

    K分度号的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1000℃，短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛；

    E分度号的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0-800℃；

    J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃)，也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃)，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；

    T分度号的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300℃以下的温度。

    6.热电阻的引出线方式有几种？都有什么影响？(YH^
    热电阻的引出线方式有3种：即2线制、3线制、4线制。

    2线制热电阻配线简单，但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻，且在使用时引线及导线都不宜过长。

    3线制可以消除引线电阻的影响，测量精度高于2线制。作为过程检测元件，其应用最广。

    4线制不仅可以消除引线电阻的影响，而且在连接导线阻值相同时，还可以消除该电阻的影响。在高精度测量时，要采用4线制。L

    7.N型热电偶与K型热电偶相比有哪些优缺点？
    N型热电偶的优点：

    -高温抗氧化能力强，长期稳定性强。K型热电偶镍铬的正极中Cr、Si元素择优氧化引起合金成分不均匀及热电动势漂移等，在N型热电偶增加Cr、Si含量，使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变为外氧化，致使氧化反应仅在表面进行；

    -低温短期热循环稳定性好，且抑制了磁性转变；

    -耐核辐射能力强。N型热电偶取消了K型中的易蜕变元素Mn、Co，使抗中子辐照能力进一步加强；

    -在400~1300℃范围内，N型热电偶的热电特性的线性比K型好。

    N型热电偶的缺点：

    -N型热电偶的材料比K型硬，较难加工；

    　
    -价格相对较贵。N型热电偶的热膨胀系数要比不锈钢低15%，因此N型铠装热电偶的外套管应采用NiCrSi/NiSi合金；

    　 -在-200~400℃范围内非线性误差较大。

回复人：a_tie　

回复时间：2009/1/13 2:06:00

支持(370) | 反对(442)

    工作中的现场判断.

    1.热电偶. 热电偶有正负极,补偿导线也有正负之分.首先保证连接,配置确.在运行中,常见的有短路,断路,接触不良(有万用表可判断)和变质(根据表面颜色来鉴别).检查时,要使热电偶与二次表分开.我在实践中判断的方法,供大家参考:用工具短接二次表上的补偿线,表指示室温(不是的话,表坏),再短接热电偶接线端子,表批示热电偶所在的环境温度(不是,补偿线有故障),再用万用表mv档大体估量热电偶的热电势(如正常,请检查工艺).

    2.热电阻.不外乎短路,和断路.用万用表可判断.在运行中.怀疑短路,只要将电阻端拆下一个线头,看显示仪表,如到最大,热电阻短路.回零,导线短路.保证正常连接和配置时,表值显示低或不稳,保护管可能性进水了.显示最大,热电阻断路.显示最小,短路.