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热电偶和热电阻的区别有哪些?

时间: 2023-12-20 22:43:51 |   作者: 双金属温度计

  热电偶是利用热电效应进行测温的。热电效应指当受热物体中的电子(空穴),因随着温度梯度由高温区往低温区移动时,所产生电流或电荷堆积的一种现象。

  热电阻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。

  热电偶的测量范围广。常用的热电偶从零下50度——1600度均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269度(如金铁镍铬),最高可达2800度(如钨、铼)。

  热电偶和热电阻是工业自动化领域中常用的两种温度传感器,它们的主要不同之处在于工作原理、材料、准确度以及适应的温度范围等方面。

  热电偶是一种通过热电效应原理工作的温度传感器,它由两种不同的金属材料组成。当两种金属材料的两端处于不一样的温度时,它们之间会产生电势差,这个电势差的大小与两端的温度差成正比。因此,经过测量这个电势差的大小,就不难得知被测物体的温度。热电偶具有较高的灵敏度和较宽的温度范围,通常用于测量高温和低温。

  而热电阻是一种基于电阻值随气温变化的特性工作的温度传感器。它主要由金属材料或半导体材料制造成。当气温变化时,热电阻的电阻值也会发生明显的变化,这个电阻值的大小与温度成正比。因此,经过测量热电阻的电阻值,就不难得知被测物体的温度。热电阻的准确度通常比热电偶高,但它的灵敏度较低,通常用于测量中低温。

  此外,热电偶和热电阻在结构上也存在一定的差异。热电偶常常要两根不同的金属导线连接在一起,而热电阻则是一个独立的元件。另外,热电偶通常具有较高的耐压性和抵抗腐蚀能力,适用于各种恶劣环境,而热电阻则更适用于干净、无腐蚀性的环境中。

  综上所述,热电偶和热电阻在工业自动化领域中各有所长,应该要依据具体的应用场景选择正真适合的温度传感器。

  热电阻是一种常用于中低温区的温度检测器,其原理是利用金属导体的电阻随温度上升而增加。热电阻具有高测量精度和稳定能力的特点。其中,铂热电阻是测量精度最高的,被大范围的应用于工业温度测量和标准仪器制造。

  热电阻主要由纯金属材料制造成,常用的材料包括铂、铜,以及近期开始采用的镍、锰和铑等。其中,铂丝是最常用的感温材料。除了铂丝,工业测量中还使用铜、镍、铁、铁-镍等金属热电阻材料。

  热电阻是一种利用导体或半导体的电阻随气温变化而变化的特性来测量温度及相关参数的器件。它主要由纯金属材料制造成,最常用的是铂和铜,而近期也开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。为了将电阻信号传递到计算机控制装置或其他次级仪表上,常常要使用引线来连接热电阻。

  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。

  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:A.体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;B.机械性能好、耐振,抗冲击;C.能弯曲,便于安装;D.常规使用的寿命长。

  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。

  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。

  热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不一样。热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随气温变化而变化。通过测量感温热电阻的阻值变化,能确定温度值。目前主要有金属热电阻与半导体热敏电阻两类热电阻。

  式中,Rt 为温度 t 时的阻值;Rt0 为温度 t0(通常 t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。

  式中,Rt 为温度为 t 时的阻值;A、B 取决于半导体材料的结构的常数。

  相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性高、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。

  在工业上,虽然大多数金属导体都具有电阻随气温变化的性质,但并不是所有金属都适用于作为测温热电阻。金属热电阻材料通常具备以下要求:拥有尽可能大且稳定的温度系数,具有较高的电阻率(以减小传感器尺寸并保持灵敏度),在使用温度范围内具有稳定的化学物理性能,拥有非常良好的复制性,电阻值与气温变化之间具有明确的函数关系(最好呈线性关系)。

  1. 铂电阻:铂电阻具有高精度、适用于中性和氧化性介质、稳定性高等特点。它在气温变化时具有一定的非线性,温度越高,电阻的变化率越小。

  2. 铜电阻:铜电阻在测温范围内的电阻值与温度呈线性关系,具有较高的温度线性度。它适用于无腐蚀介质的环境。然而,超过150摄氏度时,铜电阻容易被氧化。

  这两种材料在不同的应用场景中具有各自的优势和限制,选择比较适合的热电阻材料取决于具体的测温需求和工作环境条件。

  热电阻是把气温变化转换为电阻值变化的一次元件,常常要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场,与控制室之间有一定的距离,因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。

  这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻 r,r 大小与导线的材质和长度的因素相关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。

  在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这样的形式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的。

  在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流 I,把 R 转换成电压信号 U,再通过另两根引线把 U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,大多数都用在高精度的温度检测。

  热电阻常采用三线制接法,这是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。由于测量热电阻的电路通常是不平衡电桥,热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,连接导线也对电桥产生一定的影响,导致测量误差。采用三线制能解决这个问题。其中,一根导线连接到电桥的电源端,另外两根导线分别连接到热电阻所在的桥臂和相邻桥臂上,这样做才能够消除导线电阻带来的误差,提高测量的准确性。

  结构由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、接线盒等部分所组成,热电阻=电阻体+绝缘套管+接线盒。

  云母骨架热电阻:用直径为 0。03-0。07mm 的铂丝,采用双线无感绕制法绕

  在锯齿形云母骨架上,两面再各加云母片绝缘,外面用铆钉及陶瓷卡件夹持而成。

  在装入保护套管时,云母骨架热电阻体的两面各绑一个完成半圆形,它的作用是把电阻体固定在保护套管中间,这样即可增加抗震及抗冲击性能,又可加强热传导,减小测温后的之后和自热影响丝。使用温度 5000C 以下。

  A、选择特定材料,内引出线要选用纯度高,与电阻丝、接线端子之间产生的热电势小,而且在

  **使用温度下不挥发、抗氧化、不变质的材料。工业用铂电阻用银丝作引出线,高温下用镍丝作引出线。铜和镍电阻可用铜丝和镍丝作引出线。引出线的直径比电阻丝的直径大得多,这样可减少引出线电阻。

  特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排等温度采集产品系列。以服务为立足之本、以技术实现客户价值的特普生,竞争力优势显著:自主研制NTC芯片及热敏电阻,实现国内最小封装尺寸及最高温控精度;专利百项,保留不公开技术2项;为客户提供温度控制产品的一站式服务。

  热电偶是温度测量中应用广泛的温度器件,主要特征就是测量范围宽,性能较为稳定,同时结构相对比较简单,动态响应好,更能够远传4-2OmA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,此现状称为热电效应,又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电势由两种电势组成﹔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,不同的导体具有不一样的电子密度,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,其测星温度的低可测零下270摄氏度,高可达180摄氏度,其中B、R、S届于铂系列的热电偶,由于铂届于贵重金届,所以他们又被称为贵金届热电偶而剩下的几个则称为廉价金届热电偶。热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。普通型热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分所组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝绦材料和金结保护套胎三者组合装配后,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,其最大的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,延长导线前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届;一般都会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较为广泛,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,灵敏度较高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好,但要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。工业用热电阻一般都会采用P100PitO,Ccu50.CL100,铂热电阻的测温的范围一般为零下20-80摄氏度,铜热电阻为零下40到40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,而且比热电偶便宜。

  两种不同成分的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当两个接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,此现状称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶是利用这种原理进行温度测量的。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。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随气温变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。

  热电偶的技术优势:热电偶测温范围宽,性能比拟稳定;丈量精度高,热电偶与被测对象非间接接触,不受中间介质的影响;热响应时间快,热电偶对气温变化反响灵活;丈量范围 大,热电偶从-40~+ 1600℃ 均可连续测温;热电偶性能牢靠, 机械强度好。使用的寿命长,装置便当。热电阻温度计的主要优点有:测量精度高,复现性好;有较大的测量范围,尤其是在低温方面;易于使用在自动测量中,也便于远距离测量。同样,热电阻也有缺陷,在高温(大于850℃)测量中准确性不好;易于氧化和不耐腐蚀。

  在温度测量中,热电偶的应用极为广泛,具有结构相对比较简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外,由于热电偶是一种无源传感器,测量时不需外加电源,使用十分方便,所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性高,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150易被氧化。