什么情況下選擇熱電偶或熱電阻,？

　　在日常工作當(dāng)中經(jīng)常遇到使用溫度測(cè)量?jī)x表，熱電阻與熱電偶同為溫度測(cè)量?jī)x表,，同一個(gè)測(cè)溫地點(diǎn)我們選擇熱電阻還是選擇熱電偶呢？今天我們來(lái)全面剖析一下,。
熱電偶的結(jié)構(gòu)
　　熱電偶前端接合的形狀有3種類型,，如下圖所示?？筛鶕?jù)熱電偶的類型,、線徑,、使用溫度，通過(guò)氣焊,、對(duì)焊,、電阻焊、電弧焊,、銀焊等方法進(jìn)行接合,。

　　在工業(yè)應(yīng)用中為了便于安裝及延長(zhǎng)熱電偶的使用壽命,，通常使用外加套管的方式。套管一般分為保護(hù)管型和鎧裝型,。

　　帶保護(hù)管的熱電偶是將熱電偶的芯線以及絕緣管插入保護(hù)管使用的熱電偶,。保護(hù)管在防止芯線氧化、腐蝕的同時(shí),，還可以保持熱電偶的機(jī)械強(qiáng)度,。保護(hù)管有多種類型，常用的如下表所示,。


鎧裝型熱電偶
　　鎧裝熱電偶的測(cè)量原理與帶保護(hù)管的熱電偶相同。它使用纖細(xì)的金屬管(稱為套管)作為上圖中絕緣管(陶瓷)的替代品,，并使用氧化鎂(MgO)等粉末作為絕緣材料,。由于其外徑較細(xì)且容易彎曲，所以最適合用來(lái)測(cè)量物體背面與狹小空隙等處的溫度,。此外，與帶保護(hù)管的熱電偶相比,，其反應(yīng)速度更為靈敏,。鎧裝熱電偶的套管外徑范圍較廣，可以拉長(zhǎng)加工為8.0mmф到0.5mmф的各種尺寸,。芯線拉伸得越細(xì),，常用溫度上限越低,。如K型熱電偶,，套管外徑0.5mmф的常用溫度上限是600℃,，8.0mmф的是1050℃。


熱電阻的結(jié)構(gòu)
　　如下圖所示,，熱電阻的元件形狀有3種，目前陶瓷封裝型占主導(dǎo)地位,。陶瓷封裝型用于帶保護(hù)管的熱電阻以及鎧裝熱電阻,。陶瓷與玻璃封裝型的鉑線裸線直徑為幾十微米左右，云母板型的約為0.05mm,。引線則使用比元件線粗很多的鉑合金線。
熱電阻元件的種類

帶保護(hù)管的熱電阻圖例

鎧裝熱電阻

區(qū)別
1.雖然都是接觸式測(cè)溫儀表,，但它們的測(cè)溫范圍不同,。熱電偶使用在溫度較高的環(huán)境,，因它們?cè)谥?，低溫區(qū)時(shí)輸出熱電勢(shì)很小(查表可以看一下)，當(dāng)電勢(shì)小時(shí),，對(duì)抗干擾措施和二次表和要求很高,，否則測(cè)量不準(zhǔn)，還有,，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對(duì)誤差就顯得很突出,，不易得到全補(bǔ)償,。這時(shí)在中低溫度時(shí)，一般使用熱電阻測(cè)溫范圍為200~500,，甚至還可測(cè)更低的溫度(如用碳電阻可測(cè)到1K左右的低溫).現(xiàn)在正常使用鉑熱電阻Pt100,，(也有Pt50,，100和50代表熱電阻在0度時(shí)的阻值，在舊分度號(hào)中用BA1,，BA2來(lái)表示,，BA1在0度時(shí)阻值為46歐姆，在工業(yè)上也有用銅電阻,，分度號(hào)為CU50和CU100,，但測(cè)溫范圍較小,，在一50~~150之間.在一些特殊場(chǎng)合還有銦電阻，錳電阻等)
2.熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng),，二次表是一個(gè)檢伏計(jì)或?yàn)榱颂峋雀邥r(shí)使用電子電位差計(jì),。電阻是基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性而工作的，二次表是一個(gè)不平衡電橋.
3.由熱電偶測(cè)溫原理可知,，只有在其冷端溫度恒定時(shí)，被測(cè)溫度才與熱電勢(shì)成單值函數(shù)關(guān)系.在實(shí)際使用中,，就用一種熱電特性與相應(yīng)熱電偶特性相似的廉價(jià)的連接導(dǎo)線(也稱為補(bǔ)償導(dǎo)線),，使熱電偶冷端引伸到溫度相對(duì)恒定的地方(最好為0度)，如用銅--康銅做補(bǔ)償導(dǎo)線來(lái)引申鎳鉻---鎳硅熱電阻,。因此,，熱電偶到二次表延長(zhǎng)線是兩根。
　　熱電阻與二次表之間是用銅導(dǎo)線連接的,，為了減小環(huán)境變化引起的測(cè)量誤差，一般均采用三線制接法,，其中有兩根導(dǎo)線將熱電阻串聯(lián)于相鄰的兩個(gè)橋臂上,，另一根導(dǎo)線是引來(lái)電源.使用時(shí)要求每根導(dǎo)線的電阻值與調(diào)整電阻之和都保證為5歐姆(±0.01).
工作中的現(xiàn)場(chǎng)判斷
1.熱電偶.熱電偶有正負(fù)極，補(bǔ)償導(dǎo)線也有正負(fù)之分.首先保證連接,，配置確.在運(yùn)行中，常見(jiàn)的有短路,，斷路,，接觸不良(有萬(wàn)用表可判斷)和變質(zhì)(根據(jù)表面顏色來(lái)鑒別).檢查時(shí)，要使熱電偶與二次表分開(kāi).我在實(shí)踐中判斷的方法,，供大家參考:用工具短接二次表上的補(bǔ)償線,，表指示室溫(不是的話，表壞),，再短接熱電偶接線端子，表批示熱電偶所在的環(huán)境溫度(不是,，補(bǔ)償線有故障),，再用萬(wàn)用表mv檔大體估量熱電偶的熱電勢(shì)(如正常，請(qǐng)檢查工藝).
2.熱電阻.不外乎短路,，和斷路.用萬(wàn)用表可判斷.在運(yùn)行中.懷疑短路,，只要將電阻端拆下一個(gè)線頭,，看顯示儀表,，如到最大,，熱電阻短路.回零，導(dǎo)線短路.保證正常連接和配置時(shí),，表值顯示低或不穩(wěn)，保護(hù)管可能性進(jìn)水了.顯示最大,，熱電阻斷路.顯示最小,，短路。一般來(lái)說(shuō),，溫度在300度以下的用熱電阻,，300度以上的用熱電偶,。隨著溫度的變化,，熱電阻的阻值會(huì)發(fā)生變化，熱電偶的熱電勢(shì)會(huì)發(fā)生變化,。
　　熱電阻目前都采用銅熱電阻和鉑熱電阻,，根據(jù)0度時(shí)熱電阻值的不同又分為不同的分度號(hào)，如PT100,，PT1000,，CU50等,，以PT100為例，PT代表鉑,，100代表0度時(shí)熱電阻的阻值是100歐姆,。熱電偶目前大體上有K，B,，S等分度號(hào),，分別代表不同的材質(zhì)，以用于不同的溫度范圍,。例如：K型為鎳鉻-鎳硅材材，一般測(cè)量0-800度,，B型為鉑銠30-鉑銠6,，一般測(cè)量800-1600度。
熱電偶的測(cè)量原理是什么,？
　　熱電偶工作原理是基于賽貝克（seeback）效應(yīng),，即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同,，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。熱電偶由兩根不同導(dǎo)線（熱電極）組成,，它們的一端是互相焊接的,，形成熱電偶的測(cè)量端（也稱工作端）。將它插入待測(cè)溫度的介質(zhì)中,；而熱電偶的另一端（參比端或自由端）則與顯示儀表相連,。如果熱電偶的測(cè)量端與參比端存在溫度差,，則顯示儀表將指出熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。
熱電阻的測(cè)量原理是什么？
　　熱電阻是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體有溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的,，熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)金屬絲均勻地繞在絕緣材料作成的骨架上或通過(guò)激光濺射工藝在基片形成,。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)有溫度梯度時(shí)，則所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層的平均溫度,。
什么是鎧裝熱電偶,，有什么優(yōu)點(diǎn),？
　　在IEC1515的標(biāo)準(zhǔn)中名稱為《mineralinsulatedthermocouplecable》，即無(wú)機(jī)礦物絕緣熱電電偶纜,。將熱電極,、絕緣物和護(hù)套通過(guò)整體拉制而形成的，外表面好像是被覆一層“鎧裝",，故稱為鎧裝熱電偶,。同一般裝配式熱電偶相比，具有耐壓高,、可彎曲性能好、抗氧化性能好及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),。
熱電偶的分度號(hào)有哪幾種?有何特點(diǎn),？
熱電偶的分度號(hào)有主要有S、R,、B,、N、K,、E,、J,、T等幾種,。其中S,、R,、B屬于貴金屬熱電偶,，N,、K,、E、J,、T屬于廉金屬熱電偶,。
　　S分度號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng),，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用,，長(zhǎng)期使用溫度1400℃,，短期1600℃。在所有熱電偶中,，S分度號(hào)的精度等級(jí)最高,，通常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；
　　R分度號(hào)與S分度號(hào)相比除熱電動(dòng)勢(shì)大15%左右,，其它性能幾乎完全相同,；}
　　B分度號(hào)在室溫下熱電動(dòng)勢(shì)極小,，故在測(cè)量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線。它的長(zhǎng)期使用溫度為1600℃,，短期1800℃,。可在氧化性或中性氣氛中使用,，也可在真空條件下短期使用,。
　　N分度號(hào)的特點(diǎn)是1300℃下高溫抗氧化能力強(qiáng)，熱電動(dòng)勢(shì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)的復(fù)現(xiàn)性好,，耐核輻照及耐低溫性能也好，可以部分代替S分度號(hào)熱電偶,；
　　K分度號(hào)的特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng),，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用,，長(zhǎng)期使用溫度1000℃,，短期1200℃。在所有熱電偶中使用最廣泛,；
　　E分度號(hào)的特點(diǎn)是在常用熱電偶中,，其熱電動(dòng)勢(shì)最大，即靈敏度最高,。宜在氧化性,、惰性氣氛中連續(xù)使用，使用溫度0-800℃,；
　　J分度號(hào)的特點(diǎn)是既可用于氧化性氣氛（使用溫度上限750℃）,，也可用于還原性氣氛（使用溫度上限950℃），并且耐H2及CO氣體腐蝕,，多用于煉油及化工,；
　　T分度號(hào)的特點(diǎn)是在所有廉金屬熱電偶中精度等級(jí)最高，通常用來(lái)測(cè)量300℃以下的溫度,。
N型熱電偶與K型熱電偶相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn),？
N型熱電偶的優(yōu)點(diǎn)
　　-高溫抗氧化能力強(qiáng),，長(zhǎng)期穩(wěn)定性強(qiáng),。K型熱電偶鎳鉻的正極中Cr,、Si元素?fù)駜?yōu)氧化引起合金成分不均勻及熱電動(dòng)勢(shì)漂移等,，在N型熱電偶增加Cr,、Si含量,，使鎳鉻合金的氧化模式由內(nèi)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)橥庋趸?，致使氧化反?yīng)僅在表面進(jìn)行,；-低溫短期熱循環(huán)穩(wěn)定性好,，且抑制了磁性轉(zhuǎn)變,；
　　-耐核輻射能力強(qiáng),。N型熱電偶取消了K型中的易蛻變?cè)豈n,、Co,，使抗中子輻照能力進(jìn)一步加強(qiáng),；
　　-在400~1300℃范圍內(nèi),，N型熱電偶的熱電特性的線性比K型好,。
N型熱電偶的缺點(diǎn)：
　　-N型熱電偶的材料比K型硬,，較難加工,；
　　-價(jià)格相對(duì)較貴,。N型熱電偶的熱膨脹系數(shù)要比不銹鋼低15%,，因此N型鎧裝熱電偶的外套管應(yīng)采用NiCrSi/NiSi合金；在-200~400℃范圍內(nèi)非線性誤差較大,。
熱電阻的引出線方式有幾種,？都有什么影響,？
　　熱電阻的引出線方式有3種：即2線制,、3線制、4線制,。
2線制熱電阻配線簡(jiǎn)單,，但要帶進(jìn)引線電阻的附加誤差。因此不適用制造A級(jí)精度的熱電阻,，且在使用時(shí)引線及導(dǎo)線都不宜過(guò)長(zhǎng),。
3線制可以消除引線電阻的影響,，測(cè)量精度高于2線制,。作為過(guò)程檢測(cè)元件，其應(yīng)用最廣,。
4線制不僅可以消除引線電阻的影響，而且在連接導(dǎo)線阻值相同時(shí),，還可以消除該電阻的影響,。在精度高測(cè)量時(shí)，要采用4線制,。
如何選擇熱電偶和熱電阻,？
　　根據(jù)測(cè)溫范圍選擇：500℃以上一般選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻,；
　　根據(jù)測(cè)量精度選擇：對(duì)精度要求較高選擇熱電阻,，對(duì)精度要求不高選擇熱電偶；
　　根據(jù)測(cè)量范圍選擇：熱電偶所測(cè)量的一般指“點(diǎn)"溫,，熱電阻所測(cè)量的一般指空間平均溫度,。