溫度傳感器----熱電偶和熱電阻的應(yīng)用原理

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溫度傳感器----熱電偶和熱電阻的應(yīng)用原理

來源：上海維連電子科技有限公司 2009年10月29日 09:00

溫度傳感器----熱電偶和熱電阻的應(yīng)用原理

一、溫度傳感器熱電偶的應(yīng)用原理
溫度傳感器熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：
①測量精度高。因溫度傳感器熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。
②測量范圍廣。常用的溫度傳感器熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊溫度傳感器熱電偶zui低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。
③構(gòu)造簡單，使用方便。溫度傳感器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。

溫度傳感器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(gè)閉合回路，如圖2-1-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。溫度傳感器熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
2．溫度傳感器熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成
（1）溫度傳感器熱電偶的種類
常用溫度傳感器熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶是指國家標(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)分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶，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)化溫度傳感器熱電偶我國從1988年1月1日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型溫度傳感器熱電偶。
（2）溫度傳感器熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證溫度傳感器熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：
① 組成溫度傳感器熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度傳感器熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
溫度傳感器熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償
由于溫度傳感器熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)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(bǔ)償導(dǎo)線把溫度傳感器熱電偶的冷端（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，溫度傳感器熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使溫度傳感器熱電偶的冷端移動(dòng)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(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用溫度傳感器熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度傳感器熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

二、溫度傳感器熱電阻的應(yīng)用原理
溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量度是zui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．溫度傳感器熱電阻測溫原理及材料
溫度傳感器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。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。
溫度傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)
（1）精通型溫度傳感器熱電阻
從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的，因此，溫度傳感器熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。
（2）鎧裝溫度傳感器熱電阻
鎧裝溫度傳感器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(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，zui小可達(dá)φmm。與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；②機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。
（3）端面溫度傳感器熱電阻
端面溫度傳感器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(jì)端面。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
（4）隔爆型溫度傳感器熱電阻
隔爆型溫度傳感器熱電阻通過特殊結(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(huì)引超爆炸。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于Bla~B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。

溫度傳感器熱電阻測溫系統(tǒng)的組成
溫度傳感器熱電阻測溫系統(tǒng)一般由溫度傳感器熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：
①溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致
②為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。

技術(shù)參數(shù)：
1. Pt100,Pt1000,Pt500,Ni1000，Cu50（可選）； 2. 精度等級：*（±0.15℃@0℃,理論值） B級（±0.30℃@0℃,理論值）； 3. 溫度范圍：-200~850℃（根據(jù)不同的溫度段采用不同的芯片）； 4. 引線：根據(jù)測量溫度及長度選擇不同的延長引線（兩線制，三線制，四線制可選）； 5. 護(hù)套材料：SUS304,SUS316,黃銅，陶瓷等（根據(jù)要求）；
允許偏差：
熱電阻種類		分度號			測量范圍		溫度允差Δt（℃）		允許誤差Δ（Ω）
鉑電阻		Pt100			-200~600℃		*：±（0.15+0.002∣t∣）		±0.06
							B級：±（0.30+0.005∣t∣）		±0.12
銅電阻		Cu50			-50~150℃		±（0.30+0.006∣t∣）		±0.12
		Cu100							±0.10
產(chǎn)品選型：
T-□-□-□/□-□
T-□										基本型
	□		Pt100,Pt1000，Pt500，Ni1000，Cu50							分度號
			□	A,B						精度等級
				□		L:-200~200℃ M:-50~300℃ H:0~500℃ G:0~850℃				溫度范圍
						□		T:兩線制； S:三線制 F:四線制 E:其它		線制
示意圖

溫度傳感器熱電阻熱電偶導(dǎo)線

分類：熱電偶焊接技術(shù)

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