熱電偶及熱電阻知識(shí)培訓(xùn)

新疆神火炭素制品有限公司熱電偶及熱電阻知識(shí)應(yīng)用培訓(xùn)1目錄熱電偶相關(guān)知識(shí)1熱電阻相關(guān)知識(shí)2熱電偶與熱電阻的區(qū)別3熱電偶和熱電阻使用時(shí)如何選擇421、熱電偶相關(guān)知識(shí)31、熱電偶相關(guān)知識(shí)熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而不同，但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線(xiàn)盒等主要部分組成。41、熱電偶相關(guān)知識(shí)工作原理：當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為T(mén)，稱(chēng)為工作端或熱端，另一端溫度為T(mén)0，稱(chēng)為自由端（也稱(chēng)參考端）或冷端，回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為“熱電效應(yīng)”，兩種導(dǎo)體組成的回路稱(chēng)為“熱電偶”，這兩種導(dǎo)體稱(chēng)為“熱電極”，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)則稱(chēng)為“熱電動(dòng)勢(shì)”。51、熱電偶相關(guān)知識(shí)熱電偶的分類(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。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國(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)化熱電偶為中國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。從1991年開(kāi)始采用國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定的“1990年國(guó)際溫標(biāo)”（簡(jiǎn)稱(chēng)ITS-90）的新標(biāo)準(zhǔn)。按此標(biāo)準(zhǔn)，共有八種標(biāo)準(zhǔn)化的通用熱電偶，分別是N，S、B、E、K、R、J、T八種。61、熱電偶相關(guān)知識(shí)71、熱電偶相關(guān)知識(shí)從理論上講，任何兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）都可以配制成熱電偶，但是作為實(shí)用的測(cè)溫元件，對(duì)它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測(cè)量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對(duì)熱電偶的電極材料，基本要求是：

1、在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化或腐蝕；

2、電阻溫度系數(shù)小，導(dǎo)電率高，比熱小；

3、測(cè)溫中產(chǎn)生熱電勢(shì)要大，并且熱電勢(shì)與溫度之間呈線(xiàn)性或接近線(xiàn)性的單值函數(shù)關(guān)系；

4、材料復(fù)制性好，機(jī)械強(qiáng)度高，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。81、熱電偶相關(guān)知識(shí)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)：熱電偶離測(cè)溫表可能距離幾十米，熱電偶冷端（出線(xiàn)端）溫度與測(cè)溫表環(huán)境溫度不同（甚至可達(dá)幾十度）。如果用普通銅導(dǎo)線(xiàn)，根據(jù)熱電偶原理，接線(xiàn)處又會(huì)產(chǎn)生溫差電勢(shì)，就會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)是具有與所匹配熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)相同標(biāo)稱(chēng)值的一對(duì)帶有絕緣層的導(dǎo)線(xiàn)，用它們連接熱電偶與測(cè)量裝置，以補(bǔ)償它們與熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類(lèi)和所使用的場(chǎng)合進(jìn)行正確選擇。我們用的最多的N分度熱電偶，一般選用KX型補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，正極為紅色，負(fù)極一般為黑色，注意接線(xiàn)方向。91、熱電偶相關(guān)知識(shí)因?yàn)闊犭娕嫉男盘?hào)很低,為微伏級(jí),如果使用的距離過(guò)長(zhǎng),信號(hào)的衰減和環(huán)境中強(qiáng)電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號(hào)失真,造成測(cè)量和控制溫度不準(zhǔn)確,在控制中嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫度波動(dòng)。如需要長(zhǎng)距離敷設(shè)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑應(yīng)不低于Φ1.5mm2，減少mV信號(hào)衰減；或選用屏蔽型補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，并將屏蔽層按規(guī)范接地（必須讓屏蔽層在補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)一端接地，接地并入儀表信號(hào)接地網(wǎng)，禁止將接地并入電氣接地網(wǎng)），避免因屏蔽層接地不正確而引入測(cè)量誤差；另外使用溫度變送器，將熱電偶mV信號(hào)就地轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)通過(guò)平普通導(dǎo)線(xiàn)傳輸，提高信號(hào)抗干擾能力。101、熱電偶相關(guān)知識(shí)111、熱電偶相關(guān)知識(shí)如何判斷熱電偶是否正常：1、肉眼觀察，保護(hù)管是否腐蝕穿透，是否變形嚴(yán)重等。2、可以用萬(wàn)用表測(cè)量通斷，一般大于1KΩ就基本可以確定是壞了。3、用高精度萬(wàn)用表測(cè)量mv值，檢查對(duì)照表。以上只是簡(jiǎn)單判斷，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作，容易出現(xiàn)溫度漂移，如K型長(zhǎng)期工作在1000度以上，就會(huì)發(fā)生漂移，1000度漂移2--5度很見(jiàn)常。這就要通過(guò)顯示溫度及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并定期更換。

121、熱電偶相關(guān)知識(shí)

132、熱電阻相關(guān)知識(shí)熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。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。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)量精確度是最高的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅。

142、熱電阻相關(guān)知識(shí)

鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線(xiàn)性，溫度越高電阻變化率越?。汇~電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線(xiàn)性關(guān)系，溫度線(xiàn)數(shù)大，適用于無(wú)腐蝕介質(zhì)，超過(guò)150℃易被氧化。我國(guó)最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號(hào)分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號(hào)為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛，我公司一般使用的是Pt100熱電阻，它的最大測(cè)量范圍為-200~850℃，一般在-50~450℃。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0℃時(shí)它的阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆，它的阻值跟溫度的變化成正比。152、熱電阻相關(guān)知識(shí)

162、熱電阻相關(guān)知識(shí)

熱電阻溫度測(cè)量是通過(guò)給熱電阻施加一已知激勵(lì)電流測(cè)量其兩端電壓的方法得到電阻值（電壓/電流），再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值，從而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。熱電阻和測(cè)溫儀表或溫度變送器之間有三種接線(xiàn)方式：二線(xiàn)制、三線(xiàn)制、四線(xiàn)制。兩線(xiàn)制：如下圖。變送器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)L1、L2給熱電阻施加激勵(lì)電流I，測(cè)得電勢(shì)V1、V2。計(jì)算得Rt：由于連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻RL1、RL2無(wú)法測(cè)得而被計(jì)入到熱電阻的電阻值中，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生附加誤差。如在100℃時(shí)Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379Ω/℃，這時(shí)若導(dǎo)線(xiàn)的電阻值為2Ω，則會(huì)引起的測(cè)量誤差為5.3℃。172、熱電阻相關(guān)知識(shí)

三線(xiàn)制：三線(xiàn)制是實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的接法。如圖2，增加一根導(dǎo)線(xiàn)用以補(bǔ)償連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻引起的測(cè)量誤差。三線(xiàn)制要求三根導(dǎo)線(xiàn)的材質(zhì)、線(xiàn)徑、長(zhǎng)度一致且工作溫度相同，使三根導(dǎo)線(xiàn)的電阻值相同，即RL1=RL2=RL3。通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)L1、L2給熱電阻施加激勵(lì)電流I，測(cè)得電勢(shì)V1、V2、V3。導(dǎo)線(xiàn)L3接入高輸入阻抗電路，IL3=0。由此可得三線(xiàn)制接法可補(bǔ)償連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻引起的測(cè)量誤差。182、熱電阻相關(guān)知識(shí)

四線(xiàn)制：是熱電阻測(cè)溫理想的接線(xiàn)方式。如圖3，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)L1、L2給熱電阻施加激勵(lì)電流I，測(cè)得電勢(shì)V3、V4。導(dǎo)線(xiàn)L3、L4接入高輸入阻抗電路，IL3=0，IL4=0，因此V4-V3等于熱電阻兩端電壓。由此可得，四線(xiàn)制測(cè)量方式不受連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻的影響。192、熱電阻相關(guān)知識(shí)

如何判斷熱電偶是否正常：1、肉眼觀察，保護(hù)管是否腐蝕穿透，是否變形嚴(yán)重等。2、使用萬(wàn)用表電阻檔，假定為PT100：在0攝氏度時(shí)為100歐姆，在20度時(shí)為107.7935歐姆。微分電阻約為0.39歐姆/攝氏度。根據(jù)你現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度，自己算一下電阻值應(yīng)為多少，然后用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)一下即可，然后用熱源加熱下熱電阻，看其阻值是否上升。

203、熱電偶和熱電阻的區(qū)別

1、接線(xiàn)方式不同；2、測(cè)溫范圍不同，根據(jù)測(cè)溫范圍選擇：500℃以上選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻;3、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。

214、熱電偶和熱電阻使用時(shí)如何選擇

223、熱電偶和熱電阻的區(qū)別

例如：WRN-430，L=1000×800。代表鎳鉻-鎳硅N型熱電偶，固定法蘭安裝，接線(xiàn)盒防水型，不銹鋼保護(hù)管直徑16mm，總長(zhǎng)度1000mm，置入長(zhǎng)度800mm。WZPK2-230，L=300×200，螺紋M27×2。代表Pt100型鎧裝熱電阻，固定螺紋連接，接線(xiàn)盒防水型，不銹鋼保護(hù)管直徑