引用引用热电偶与热电阻的应用原理区别

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2010-06-18 12:13:11 阅读13 评论0 字号:

 

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       热电偶是利用两种不同金属的电极电位差与温度相关,而热电阻是利用温度不同其电阻值不同.前者是电压变化后者是电阻变化.

一、热电偶的应用原理
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的热电偶从-50~ 1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶{zd1}可测到-269℃(如金铁镍铬),{zg}可达 2800℃(如钨-铼)。
③构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
1.热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
2.热电偶的种类及结构形成
(1)热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3.热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能xx冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
二、热电阻的应用原理
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量xx度是{zg}的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
1.热电阻测温原理及材料 
   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。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。
2.热电阻的结构
(1)精通型热电阻工业常用热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表2-1-11。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。为xx引线电阻的影响同般采用三线制或四线制,有关具体内容参见本篇第三章{dy}节.
(2)铠装热电阻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,如图2-1-7所示,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:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
(3)端面热电阻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,其结构如图2-1-8所示。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。
(4)隔爆型热电阻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。
3.热电阻测温系统的组成 
  热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:
①热电阻和显示仪表的分度号必须一致
②为了xx连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。
(2)铠装热电阻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,如图2-1-7所示,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:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击,③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
(3)端面热电阻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,其结构如图2-1-8所示。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。
(4)隔爆型热电阻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电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值,为此更换新的电阻体为好,若采用焊接修理,焊后要校验合格后才能使用。

1、热电阻的测量原理是什么? 
   热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。
   热电偶由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
2.热电偶的测量原理是什么?
      热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
3.什么是铠装热电偶,有什么优点?
 在IEC1515的标准中名称为《mineral insulated thermocouple cable》,即无机矿物绝缘热电电偶缆。将热电极、绝缘物和护套通过整体拉制而形成的,外表面好像是被覆一层“铠装",故称为铠装热电偶。同一般装配式热电偶相比,具有耐压高、可弯曲性能好、抗氧化性能好及使用寿命长等优点。
4.热电偶的分度号有哪几种?有何特点?
热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶,N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。
S分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1400℃,短期1600℃。在所有热电偶中,S分度号的xx度等级{zg},通常用作标准热电偶;
R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右,其它性能几乎xx相同;}
B分度号在室温下热电动势极小,故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃,短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用,也可在真空条件下短期使用。
N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强,热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好,耐核辐照及耐低温性能也好,可以部分代替S分度号热电偶;
K分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1000℃,短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛;
E分度号的特点是在常用热电偶中,其热电动势{zd0},即灵敏度{zg}。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,使用温度0-800℃;
J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃),也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃),并且耐H2及CO气体腐蚀,多用于炼油及化工;
  T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中xx度等级{zg},通常用来测量300℃以下的温度。
5.热电阻的引出线方式有几种?都有什么影响?(YH^
    热电阻的引出线方式有3种:即2线制、3线制、4线制。

2线制热电阻配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。
 
3线制可以xx引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。

4线制不仅可以xx引线电阻的影响,而且在连接导线阻值相同时,还可以xx该电阻的影响。在高精度测量时,要采用4线制。L

6.N型热电偶与K型热电偶相比有哪些优缺点?
N型热电偶的优点:
  
-高温抗氧化能力强,长期稳定性强。K型热电偶镍铬的正极中Cr、Si元素择优氧化引起合金成分不均匀及热电动势漂移等,在N型热电偶增加Cr、Si含量,使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变为外氧化,致使氧化反应仅在表面进行;
  
-低温短期热循环稳定性好,且抑制了磁性转变;
 
-耐核辐射能力强。N型热电偶取消了K型中的易蜕变元素Mn、Co,使抗中子辐照能力进一步加强;
 
-在400~1300℃范围内,N型热电偶的热电特性的线性比K型好。

N型热电偶的缺点:
   
-N型热电偶的材料比K型硬,较难加工;


-价格相对较贵。N型热电偶的热膨胀系数要比不锈钢低15%,因此N型铠装热电偶的外套管应采用NiCrSi/NiSi合金;在-200~400℃范围内非线性误差较大。

7.如何选择热电偶和热电阻?

  根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻;
   根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶;
   根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点"温,热电阻所测量的一般指空间平均温度。

一区别:1.虽然都是接触式测温仪表但它们的测温范围不同热电偶使用在温度较高的环境如铂铑30---铂铑6(B型)测量范围为300度~~1600度短期可测1800度.S型测一20~~1300(短期1600)K型测一50~~1000 (短期1200).XK型一50~~600(800)E型一40~~800(900).还有J型T型等.这类仪表一般用于500度以上的较高温度因它们在中低温区时输出热电势很小(查表可以看一下)当电势小时对抗干扰措施和二次表和要求很高否则测量不准还有在较低的温度区域冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出不易得到全补偿。这时在中低温度时,一般使用热电阻测温范围为一200~~500甚至还可测更低的温度(如用碳电阻可测到1K左右的低温).现在正常使用铂热电阻Pt100(也有Pt50100和50代表热电阻在0度时的阻值在旧分度号中用BA1BA2来表示BA1在0度时阻值为46欧姆在工业上也有用铜电阻分度号为CU50和CU100但测温范围较小在一50~~150之间.在一些特别场合还有铟电阻锰电阻 等)
2.热电偶测量温度的基本原理是热电效应.二次表是一个检伏计或为了提高精度时使用电子电位差计.电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度而变化的特性而工作的二次表是一个不平衡电桥.
3.由热电偶测温原理可知只有在其冷端温度恒定时被测温度才与热电势成单值函数关系.在实际使用中就用一种热电特性与相应热电偶特性相似的廉价的连接导线(也称为补偿导线)使热电偶冷端引伸到温度相对恒定的地方({zh0}为0度)如用铜--康铜做补偿导线来引申镍铬---镍硅热电阻.因此热电偶到二次表延长线是两根.热电阻与二次表之间是用铜导线连接的为了减小环境变化引起的测量误差一般均采用三线制接法其中有两根导线将热电阻串联于相邻的两个桥臂上另一根导线是引来电源.使用时要求每根导线的电阻值与调整电阻之和都保证为5欧姆(±0.01).    工作中的现场判定.
1.热电偶. 热电偶有正负极补偿导线也有正负之分.首先保证连接配置确.在运行中常见的有短路断路接触不良(有万用表可判断)和变质(根据表面颜色来鉴别).检查时要使热电偶与二次表分开.我在实践中判断的方法供大家参考:用工具短接二次表上的补偿线表指示室温(不是的话表坏)再短接热电偶接线端子表批示热电偶所在的环境温度(不是补偿线有故障)再用万用表mv档大体估量热电偶的热电势(如正常请检查工艺).
2.热电阻.不外乎短路和断路.用万用表可判断.在运行中.怀疑短路只要将电阻端拆下一个线头看显示仪表如到{zd0}热电阻短路.回零导线短路.保证正常连接和配置时表值显示低或不稳保护管可能性进水了.显示{zd0}热电阻断路.显示最小短路.
热电偶
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克seeback效应即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。其长处是:
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些非凡热电偶{zd1}可测到-269℃(如金铁镍铬),{zg}可达+2800℃(如钨-铼)。
③构造简朴,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
1.热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势因而在回路中形成一个大小的电流这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

2.热电偶的种类及结构形成
(1)热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、答应误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
2热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3.热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较珍贵(特殊是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能xx冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注重型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
热电阻
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量xx度是{zg}的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

1、热电阻测温原理及材料
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。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
2、热电阻的类型
1)普通型热电阻
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。
2)铠装热电阻
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:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
3)端面热电阻
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,能更准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。
4)隔爆型热电阻
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。

当然有区别了,热电偶是一种测温度的传感器,与热电阻一样都是温度传感器,但是他和热电阻的区别主要在于:

    一、信号的性质,热电阻本身是电阻,温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热耦,是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。

    二、两种传感器检测的温度范围不一样,热阻一般检测0-150度温度范围,{zg}测量范围可达600度左右(当然可以检测负温度)。

热耦可检测0-1000度的温度范围(甚至更高)所以,前者是低温检测,后者是高温检测。

    三、从材料上分,热阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热耦是双金属材料,既两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属丝的两端产生电势差。

    四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的,这句话是没问题,但一般PLC都直接接入4~20ma信号,而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了!热电阻是RTD信号,热电欧是TC信号!

    五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块,可直接输入电阻和电偶信号。

    六、热电偶有J、T、N、K、S等型号,有比电阻贵的,也有比电阻便宜的,但是算上补偿导线,综合造价热电偶就高了。

热电阻是电阻信号,热电偶是电压信号。

    七、热电阻测温原理是根据导体(或半导体)的电阻随温度变化的性质来测量的,测量范围为负00~500度,常用的有铂电阻(Pt100、Pt10)、铜电阻Cu50(负50-150度)。

热电偶测温原理是基于热电效应来测量温度的,常用的有铂铑——铂(分度号S,测量范围0~1300度)、镍铬——镍硅(分度号K,测量范围0~900度)、镍铬——康铜(分度号E,测量范围0~600度)、铂铑30——铂铑6(分度号B,测量范围0~1600度)。

 

热电偶是温度传感器。两种不同金属接触面两端在不同温度时产生不同微弱电压,经放大电路来测量温度。主要用于测量高温。 
   热电阻是电阻值随着温度变化。主要用于测量微小的温度变化。

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