熱電偶及熱電阻知識培訓(xùn)

新疆神火炭素制品有限公司熱電偶及熱電阻知識應(yīng)用培訓(xùn)1目錄熱電偶相關(guān)知識1熱電阻相關(guān)知識2熱電偶與熱電阻的區(qū)別3熱電偶和熱電阻使用時如何選擇421、熱電偶相關(guān)知識31、熱電偶相關(guān)知識熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表轉(zhuǎn)換成被測介質(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、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成。41、熱電偶相關(guān)知識工作原理：當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結(jié)點處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為T0，稱為自由端（也稱參考端）或冷端，回路中將產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”，兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”，產(chǎn)生的電動勢則稱為“熱電動勢”。51、熱電偶相關(guān)知識熱電偶的分類：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。所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(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)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。從1991年開始采用國際計量委員會規(guī)定的“1990年國際溫標(biāo)”（簡稱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71、熱電偶相關(guān)知識從理論上講，任何兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）都可以配制成熱電偶，但是作為實用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是：

1、在測溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時間而變化，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??；

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

4、材料復(fù)制性好，機械強度高，制造工藝簡單，價格便宜。81、熱電偶相關(guān)知識補償導(dǎo)線為什么要使用補償導(dǎo)線：熱電偶離測溫表可能距離幾十米，熱電偶冷端（出線端）溫度與測溫表環(huán)境溫度不同（甚至可達幾十度）。如果用普通銅導(dǎo)線，根據(jù)熱電偶原理，接線處又會產(chǎn)生溫差電勢，就會產(chǎn)生測量誤差。補償導(dǎo)線是具有與所匹配熱電偶熱電動勢相同標(biāo)稱值的一對帶有絕緣層的導(dǎo)線，用它們連接熱電偶與測量裝置，以補償它們與熱電偶連接處的溫度變化所產(chǎn)生的誤差。補償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正確選擇。我們用的最多的N分度熱電偶，一般選用KX型補償導(dǎo)線，正極為紅色，負(fù)極一般為黑色，注意接線方向。91、熱電偶相關(guān)知識因為熱電偶的信號很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環(huán)境中強電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準(zhǔn)確,在控制中嚴(yán)重時會產(chǎn)生溫度波動。如需要長距離敷設(shè)補償導(dǎo)線，補償導(dǎo)線線徑應(yīng)不低于Φ1.5mm2，減少mV信號衰減；或選用屏蔽型補償導(dǎo)線，并將屏蔽層按規(guī)范接地（必須讓屏蔽層在補償導(dǎo)線一端接地，接地并入儀表信號接地網(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量誤差；另外使用溫度變送器，將熱電偶mV信號就地轉(zhuǎn)換為4-20mA信號通過平普通導(dǎo)線傳輸，提高信號抗干擾能力。101、熱電偶相關(guān)知識111、熱電偶相關(guān)知識如何判斷熱電偶是否正常：1、肉眼觀察，保護管是否腐蝕穿透，是否變形嚴(yán)重等。2、可以用萬用表測量通斷，一般大于1KΩ就基本可以確定是壞了。3、用高精度萬用表測量mv值，檢查對照表。以上只是簡單判斷，長期在高溫環(huán)境下工作，容易出現(xiàn)溫度漂移，如K型長期工作在1000度以上，就會發(fā)生漂移，1000度漂移2--5度很見常。這就要通過顯示溫度及時發(fā)現(xiàn)，并定期更換。

121、熱電偶相關(guān)知識

132、熱電阻相關(guān)知識熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定，其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的。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

鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小；銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150℃易被氧化。我國最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號為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℃時它的阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為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

162、熱電阻相關(guān)知識

熱電阻溫度測量是通過給熱電阻施加一已知激勵電流測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，從而實現(xiàn)溫度測量。熱電阻和測溫儀表或溫度變送器之間有三種接線方式：二線制、三線制、四線制。兩線制：如下圖。變送器通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2。計算得Rt：由于連接導(dǎo)線的電阻RL1、RL2無法測得而被計入到熱電阻的電阻值中，使測量結(jié)果產(chǎn)生附加誤差。如在100℃時Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379Ω/℃，這時若導(dǎo)線的電阻值為2Ω，則會引起的測量誤差為5.3℃。172、熱電阻相關(guān)知識

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

四線制：是熱電阻測溫理想的接線方式。如圖3，通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V3、V4。導(dǎo)線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，四線制測量方式不受連接導(dǎo)線的電阻的影響。192、熱電阻相關(guān)知識

如何判斷熱電偶是否正常：1、肉眼觀察，保護管是否腐蝕穿透，是否變形嚴(yán)重等。2、使用萬用表電阻檔，假定為PT100：在0攝氏度時為100歐姆，在20度時為107.7935歐姆。微分電阻約為0.39歐姆/攝氏度。根據(jù)你現(xiàn)場環(huán)境溫度，自己算一下電阻值應(yīng)為多少，然后用萬用表電阻檔測一下即可，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、接線方式不同；2、測溫范圍不同，根據(jù)測溫范圍選擇：500℃以上選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻;3、根據(jù)測量精度選擇：對精度要求較高選擇熱電阻，對精度要求不高選擇熱電偶。

214、熱電偶和熱電阻使用時如何選擇

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，接線盒防水型，不銹鋼保護管直徑16mm，總長度1000mm，置入長度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，接線盒防水型，不銹鋼保護管直徑