熱電偶與熱電阻的原理及特點對比分析

熱電偶與熱電阻均屬于溫度測量中的接觸式測溫,盡管其作用相同都是測量物體的溫度,但是他們的原理與特點卻不盡相同。

一、熱電偶

  熱電偶是溫度測量中應用最廣泛的溫度器件,他的主要特點就是測吻范圍寬,性能比較穩(wěn)定,同時結構簡單,動態(tài)響應好,更能夠遠傳4-20mA電信號,便于自動控制和集中控制。

   熱電偶的測溫原理是基于熱電效應。將兩種不同的導體或半導體連接成閉合回路,當兩個接點處的溫度不同時,回路中將產(chǎn)生熱電勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應,又稱為塞貝克效應。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成;溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢,不同的導體具有不同的電子密度,所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同,而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導體相接觸時,因為他們的電子密度不同所以產(chǎn)生一定的電子擴散,當他們達到一定的平衡后所形成的電勢,接觸電勢的大小取決于兩種不同導體的材料性質(zhì)以及他們接觸點的溫度。

   目前國際上應用的熱電偶具有一個標準規(guī)范,國際上規(guī)定熱電偶分為八個不同的分度,分別為B,R,S,K,N,E,J和T,其測量溫度的最低可測零下270攝氏度,最高可達1800攝氏度,其中B,R,S屬于鉑系列的熱電偶,由于鉑屬于貴重金屬,所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個則稱為廉價金屬熱電偶。

   熱電偶的結構有普通型和鎧裝型（鎧裝熱電偶）兩種。普通性熱電偶一般由熱電極,絕緣管,保護套管和接線盒等部分組成,而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲,絕緣材料和金屬保護套管三者組合裝配后,經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅實的組合體。但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導線來進行傳遞,這種導線我們稱為補償導線。不同的熱電偶需要不同的補償導線,其主要作用就是與熱電偶連接,使熱電偶的參比端遠離電源,從而使參比端溫度穩(wěn)定。補償導線又分為補償型和延長型兩種,延長導線的化學成分與被補償?shù)臒犭娕枷嗤?但是實際中,延長型的導線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬,一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導線代替。補償導線的與熱電偶的連線一般都是很明了,熱電偶的正極連接補償導線的紅色線,而負極則連接剩下的顏色。一般的補償導線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。

二、熱電阻
 
   熱電阻雖然在工業(yè)中應用也比較廣泛,但是由于他的測溫范圍使他的應用受到了一定的限制,熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。其優(yōu)點也很多,也可以遠傳電信號,靈敏度高,穩(wěn)定性強,互換性以及準確性都比較好,但是需要電源激勵,不能夠瞬時測量溫度的變化。工業(yè)用熱電阻一般采用Pt100,Pt10,Cu50,Cu100,鉑熱電阻的測溫的范圍一般為零下200-800攝氏度,銅熱電阻為零下40到140攝氏度。熱電阻和熱電偶一樣的區(qū)分類型,但是他卻不需要補償導線,而且比熱點偶便宜。