各類(lèi)溫度傳感器的原理，測(cè)量范圍和優(yōu)缺點(diǎn)比較
一、熱電偶測(cè)量溫度的應(yīng)用原理：
熱電偶是工業(yè)上*常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：
①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。
②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶*低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），*高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。
③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。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(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。
1．熱電偶測(cè)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(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。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(shì),因而在回路中形成一定大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。i¥
2．熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形成：
（1）熱電偶的種類(lèi)：
常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類(lèi)。所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。
我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。上海佳實(shí)牌水分測(cè)定儀
(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式：
為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下
① 組成熱電偶的兩個(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(xiàn)與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。
3．熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償：
由于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(cè)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(xiàn)把熱電偶的冷端（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，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(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(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。
在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。各類(lèi)溫度傳感器的原理，測(cè)量范圍和優(yōu)缺點(diǎn)比較
二、熱電阻的應(yīng)用原理：
熱電阻是中低溫區(qū)*常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量**度是*高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。
1．熱電阻測(cè)溫原理及材料：
熱電阻測(cè)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(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用*多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
2．熱電阻的結(jié)構(gòu)：
（1）精通型熱電阻：
從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的，因此，熱電阻體的引出線(xiàn)等各種導(dǎo)線(xiàn)電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。為消除引線(xiàn)電阻的影響同般采用三線(xiàn)制或四線(xiàn)制的方式。
（2）鎧裝熱電阻：
鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線(xiàn)、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，*小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：
① 體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后小；
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(zhǎng)。
（3）端面熱電阻：
端面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。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
（4）隔爆型熱電阻：
隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線(xiàn)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(xiàn)盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla~B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。
3．熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成：
熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線(xiàn)和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：
①熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致
②為了消除連接導(dǎo)線(xiàn)電阻變化的影響，必須采用三線(xiàn)制接法
三、各種溫度傳感器的測(cè)量范圍和優(yōu)缺點(diǎn)：
S 型熱電偶：
鉑銠10-鉑熱電偶
溫度范圍：0～1600℃；
舊分度號(hào)：LB-3
優(yōu)點(diǎn)：
1.耐熱性、安定性、再現(xiàn)性良好及較優(yōu)越的**度；
3.耐氧化、耐腐濁性良好；
3.可以做為標(biāo)準(zhǔn)使用。
缺點(diǎn)：
1.熱電動(dòng)勢(shì)值?。?br />2.在還元性氣體環(huán)境較脆弱(特別是氫、金屬蒸氣)；
3.補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)誤差大；
4.價(jià)格高昂。
R 型熱電偶
鉑銠13-鉑熱電偶¥
溫度范圍：0～1600℃
優(yōu)點(diǎn)：
1.耐熱性、安定性、再現(xiàn)性良好及較優(yōu)越的**度；
3.耐氧化、耐腐濁性良好；
3.可以做為標(biāo)準(zhǔn)使用。
缺點(diǎn)：É
1.熱電動(dòng)勢(shì)值??；
2.在還元性氣體環(huán)境較脆弱(特別是氫、金屬蒸氣)；¥
3.補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)誤差大；É¥
4.價(jià)格高昂。
B型熱電偶：
鉑銠30-鉑銠6 熱電偶¥
溫度范圍：600～1800℃；
舊分度號(hào)：LL-2É
自由端在0～50℃內(nèi)可以不用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)
優(yōu)點(diǎn)：
1.適用1000℃以上至1800℃；
2.在常溫環(huán)境下熱電動(dòng)勢(shì)非常小，不需補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)；
3.耐氧化、耐腐濁性良好；
4.耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度較R型優(yōu)良。
缺點(diǎn)：
1.在中低溫域之熱電動(dòng)勢(shì)極小，600℃以下測(cè)定溫度不準(zhǔn)確；
2.熱電動(dòng)勢(shì)值?。?br />3.熱電動(dòng)勢(shì)之直線(xiàn)性不佳；
4.價(jià)格高昂。
K型熱電偶：
鎳鉻-鎳硅熱電偶
鎳鉻-鎳鋁熱電偶
溫度范圍：-200～1300℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1.熱電動(dòng)勢(shì)之直線(xiàn)性良好；¥
2.1000℃以下耐氧化性良好；
3.在金屬熱電偶中安定性屬良好。
缺點(diǎn)：É
1.不適用于還元性氣體環(huán)境，特別是一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體；
2.熱電動(dòng)勢(shì)與貴金屬熱電偶相比較經(jīng)時(shí)變化較大
3.受短范圍排序之影響會(huì)產(chǎn)生誤差。
N型熱電偶：
鎳鉻硅--鎳硅熱電偶
溫度范圍：-270～1300℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1.熱電動(dòng)勢(shì)之直線(xiàn)性良好；
2.1200℃以下耐氧化性良好；
3.為K型之改良型，受Green Rot之影響較小，耐熱溫度較K型高。
缺點(diǎn)：É
1.不適用于還元性氣體環(huán)境； i¥
2.熱電動(dòng)勢(shì)與貴金屬熱電偶相比較經(jīng)時(shí)變化較大。
¥
E型熱電偶：
鎳鉻硅--康銅熱電偶¥
溫度范圍：-270～1000℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1.現(xiàn)有熱電偶中感度*佳者；¥
2.與J熱電偶相比耐熱性良好；
3.兩腳不具磁性；
4.適于氧化性氣體環(huán)境。
5.價(jià)格低廉。
缺點(diǎn)：
1.不適用于還元性氣體環(huán)境；
2.稍具履歷現(xiàn)象。
J型熱電偶：
鐵--康銅熱電偶
溫度范圍：-210～1200℃ ；
優(yōu)點(diǎn)：
1.可使用于還元性氣體環(huán)境；
2.熱電動(dòng)勢(shì)較K熱電偶大20%；
3.價(jià)格較便宜，適用于中溫區(qū)域。
缺點(diǎn)：
1.(＋)腳易生銹；
2.再現(xiàn)性不佳。
T型熱電偶：
銅--康銅熱電偶
溫度范圍：-270～400℃；
優(yōu)點(diǎn)：
1.熱電動(dòng)勢(shì)之直線(xiàn)性良好；
2.低溫之特性良好；
3.再現(xiàn)性良好、高精度；
4.可使用于還元性氣體環(huán)境。
缺點(diǎn)：
1.使用溫度限度低；
2.(＋)腳之銅易氧化；
3. 熱傳導(dǎo)誤差大。
★☆★注意★☆★
熱電偶自由端溫度為0℃
由熱電偶測(cè)溫原理知道，只有當(dāng)熱電偶的冷端溫度保持不變時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)才是被測(cè)溫度的單位函數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于熱電偶的冷端離熱端很近，冷端又暴露在空間，容易受到周?chē)h(huán)境溫度變化的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。為此必須進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償處理
PT100型熱電阻：
鉑電阻
溫度范圍：-200～850℃；
金屬鉑材料的優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好、能耐高溫，容易制得純鉑，又因其電阻率p(Ω?mm2／m)大，可用較少材料制成電阻，此外其測(cè)溫范圍大。它的缺點(diǎn)是：在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來(lái)的蒸汽所沾污，使鉑絲變脆，并改變電阻與溫度之間的關(guān)系。
CU50型熱電阻：
銅電阻É
溫度范圍：-50～150℃；
銅熱電阻的價(jià)格便宜，線(xiàn)件度好，工業(yè)上在-50--+150℃范圍內(nèi)使用較多。銅熱電阻怕潮濕，易被腐蝕，熔點(diǎn)亦低。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
