热电阻和热电偶的本质区别

2018/4/12 15:13:35 人评论 次浏览 分类:温度测量  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/1913.html

热电偶热电阻是最常用温度传感器,昌晖仪表从工作原理、结构、分类、应用领域这四个方面对比分析热电偶和热电阻的区别,并对热电偶和热电阻应用做简单介绍。

温度是冶金、化工等工业生产中相当重要的热工参数,对生产控制起着巨大作用,要高效、准确的测量温度需要根据测温点的特点和要求选择温度传感器。热电偶和热电阻虽然存在测温的延迟现象但简单、可靠、测量精度较高在工业生产中有广泛应用,正确的选择需要对其进行详细的了解。

1、工作原理和结构的的区别
①工作原理的区别
热电偶是由两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成,分为热端和自由端,热端插入需要测温的设备中,冷端置于设备的外面,如果两端所处的温度不同则在热电偶回路中便会产生热电势,由于热电势是被测温度的函数,测得电动势的数值后,便可换算成温度值。
热电阻是根据导体的电阻值会随着温度的变化而变化的性质,将电阻的变化转换为电信号,从而进行温度测量的。
②结构的区别
普通的热电偶通常由热电极、绝缘材料和电偶保护套管以及接线盒等构成。热电偶一般采用带孔的耐高温陶瓷管作为绝缘材料,热电极从耐高温陶瓷管孔中引出。保护套管材料需具备耐腐蚀、耐高温、机械强度高、气密性好、热导率高等性能主要有金属、非金属、金属陶瓷3类,目前最常用保护套管是1Cr18Ni9Ti不锈钢的,适宜在900℃以下的工况条件。
热电阻最主要的部分是电阻体加上绝缘套管、保护套管以及接线盒等部件,将电阻丝缠绕在石英、陶瓷或塑料等绝缘骨架上,再套上保护套管,并在热电阻丝与套管中间填充导热材料。

2、热电偶的分类及其特点
标准热电偶是指国家标准中规定了热电偶热电势与温度的关系,有统一标准分度表,允许存在一定误差的热电偶。
非标准热电偶一般没有统一的分度表,主要用于测量一些特殊的场合,使用范围和数量级比标准热电偶要小,组成热电偶的热电极必须牢固的焊接在一起,两个热电极之间应有比较好的绝缘,防止发生短路;补偿导线与热电偶自由端的连接要牢固可靠,保护套管要保证热电极与外界的介质充分隔离,以保证热电偶可靠、稳定地工作。

3、热电阻的分类及其特点
①根据热电阻的组成结构分类
普通型热电阻:根据热电阻的测温原理可知,被测量的温度变化是直接通过电阻值的变化来反映的,所以,热电阻引出的各种导线电阻的变化会给温度测量带来不良影响。需要消除引线电阻带来的影响,通常热电阻采用三线制或四线制进行补偿。
铠装型热电阻:与铠装热电偶类似,同样由感温元件、引线、绝缘材料和不锈钢套管组合而成,外径一般在φ2-φ8mm之间,相比普通型热电阻具有体积小、易安装、抗冲击、能弯曲并且使用寿命也更长。
端面热电阻:端面热电阻的感温元件是经过特殊处理的电阻丝绕制的,紧贴在温度计端面。它与一般的热电阻相比,能够更加快速准确的反映出被测端面的实际温度,适用于轴瓦等端面的温度测量。
防爆热电阻:防爆热电阻的接线盒结构特殊,可以把火花或电弧等影响而发生的爆炸、闪火控制在接线盒内,保证生产现场会产生明火,防爆型热电阻适用于含有易燃、易爆等化学气体、蒸气的场所。
②根据热电阻的材质分类
铂电阻:铂的电阻率较大,电阻和温度的关系呈非线性,铂电阻的测温范围广、测量精度高、材料容易提纯、复现性也很好;恶劣和高温条件下其物理和化学性质都很稳定。现在工业用铂电阻分度号有Pt100和Pt10,其中Pt10是用粗的铂丝制成的,适用于600℃以上的温度测量。在0℃时,Ptl00的电阻值为100Ω,而Ptl0的在0℃电阻值为10Ω,所以Pt100也更为常用;铂电阻测温范围一般在-200℃~850℃。之间,超过550℃以上的高温只适合在氧化气氛中使用。真空和还原气氛将导致电阻值迅速漂移。
铜电阻:铜电阻的电阻值与温度几乎呈线性关系,铜电阻材料易提纯、价格低、电阻率仅为铂的1/2而体积较大、热响应慢。铜在超过250℃的温度环境下易于氧化,所以工业用铜热电阻一般其工作温度范围在-40℃~120℃之间。
半导体热敏电阻:适用于测温要求不高的场合,一般用在-50~350℃左右的低温段范围,在工业化国家采用半导体热敏元件制成的温度传感器大量用在各种温度测量和温度补偿及家电、汽车等要求不高的温度控制。

4、实际应用领域的区别
热电偶是热电动势(电压)随温度变化而变化的元件,热电阻是电阻随温度变化而变化的元件,通常热电偶用在高温环境中,而热电阻通常用在低温的环境中。如果测量的温差超过了500℃,热电阻的阻值会非常大,这会直接影响温度测量的结果,甚至出现不能显示测量结果的情况。而热电偶是利用热电动势(电压)随温度的变化而变化进行测量的,测量的温度越高原子中的电子运动越激烈,电势反应就越灵敏。其次,热电偶需要补偿导线,热电阻不需要补偿导线,热电阻的价格相对热电偶也更低。
我国的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七种标准化热电偶做为统一设计型热电偶。

温度是工业生产中十分重要的的基础参数控制指标,温度测量的主要任务是对各种热力生产中的温度实施检测,针对热电偶和热电阻的本质区别合理选用使得生产工艺人员可以及时掌握设备运行状态,以确保设备能够安全、稳定以及经济地运行。
作者:杨君、陈大海

共有访客发表了评论 网友评论

  客户姓名:
邮箱或QQ:
验证码: 看不清楚?