温度测量仪表的工作原理

/温度测量仪表的工作原理１.1温度测量仪表

温度是表征物体冷热程度的参数，它不能象质量,长度那样用直接比较的方法来获得量值,我们只能用物质的与温度有关的其它物理性质来测量它，如物体的体积,密度，粘度，硬度,电导率等。1。1。1热电阻温度仪表ﻫ热电阻温度计的原理是利用导体或半导体的电阻随温度变化这一特性。热电阻温度计的主要优点有：测量精度高，复现性好；有较大的测量范围，尤其是在低温方面；易于使用在自动测量中,也便于远距离测量。同样,热电阻也有缺陷，在高温（大于85０℃热电阻与温度的关系，可以用一个二次方程描述:

：电阻率，Ω·㎝

t:温度，℃ａ，ｂ，ｃ:常量（由试验确定）,单位分别为Ω·㎝,Ω·㎝·℃—1，Ω·㎝·℃—２目前，用于热电阻的材料主要有铂、铜、镍等，采用这些材料主要是它们在常用温度段的温度与电阻的比值是线性关系，我们这里主要介绍铂电阻温度计.铂是一种贵金属,它的物理化学性能很稳定,尤其是耐氧化能力很强，它易于提纯,有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝,与铜，镍等金属相比,有较高的电阻率,复现性高,是一种比较理想的热电阻材料,缺点是电阻温度系数较小,在还原介质中工作易变脆，价格也较贵。铂的纯度通常用百度电阻比来表示:W(１00）=R100/R0R１0０：100℃时的电阻值

R０：０根据IＥＣ标准，采用W(10０）=1.３８5０初始电阻值为R0=１0０Ω（R0=10Ω）的铂电阻为工业用标准铂电阻，Ｒ0=１0Ω的铂电阻温度计的阻丝较粗，主要应用于测量6０0℃Rｔ=Ｒ0[１+At+Ｂt2+C(t－100℃）t3］

t在—200～Rｔ=Ｒ０（1+At+Bt2)

t在０～８５0℃

ﻫ根据标准规定,铂热电阻分为Ａ级和Ｂ级,A级测温允许误差±(0.１5℃+0。０02|t｜)，B级测温允许误差±（0。3现场使用的热电阻一般都是铠装热电阻,它是由热电阻体、绝缘材料、保护管组成，热电阻体和保护管焊接一起，中间填充绝缘材料,这样能够很好的保护热电阻体，耐冲击，耐震，耐腐蚀.如右图1所示.ﻫ铂热电阻有两线制，三线制,四线制几种，两线制在测量中误差较大，已不使用，现在工业用一般是三线制的，实验室用一般为四线制。这里主要介绍下三线制铂热电阻的接线。如下图２所示，三线制铂热电阻是在电阻的a端并联一个c端，从而实现电阻引出a，ｂ，ｃ三个接线端子，这样,由b导线引入的测量导线本身的电阻，可以由ｃ导线来补偿,使引线电阻不随温度变化而引入的引线电阻误差的影响减小很多。在秦山二期使用的三线制铂热电阻，在二次仪表中,均有可变阻值的电桥，根据所配合的铂热电阻的量程不同，可以对二次仪表的电桥中的铂热电阻进行微调，能进行更精确的测量。

1.２热电偶温度仪表

热电偶温度计是利用热电效应来测量温度的，热电效应：两种不同材料的导体组成一个回路时，如果两端结点温度不同,则回路中就将产生一定大小的电流，这个电流的大小与导体材料以及结点温度有关。两个结点一个为T端，测量端，一个为T0端,参比端，如右图３所示.在实际测量中,热电偶产生的毫伏信号要用较精密的毫伏表或I/O卡件测量。

ﻫ根据IEC标准,目前使用的热电偶主要有铂铑10-铂，镍铬－镍硅,镍铬－铜镍，铂铑3０－铂铑6，等几种热电偶,他们都具有热电性能稳定,物理化学性能稳定,不易被氧化和腐蚀，电阻温度系数小，电导率高,材料的热电动势随温度为线性变化，材料工艺性好，易加工等特点。目前秦山二期使用的是铂铑1０－铂，镍铬－镍硅两种热电偶,现在热电偶均为铠装热电偶，结构与铠装热电阻雷同，也是由热电偶体，绝缘材料,保护管构成。

ﻫ图5：中间温度定律ﻫ

热电偶在应用中，主要有两个基本定律:中间导体定律和中间温度定律。中间导体定律：如右图４所示,将Ａ，B材料构成的热电偶的T0端拆开，引入第三种导体C，那么回路种的总电动势为EABC(T，Ｔ0)=EAB(T)－EAB（Ｔ０),即第三种导体两端温度相同时,不对原先的热电偶的电动势造成影响图６:热电偶测量中间温度定律:在热电偶回路种，两结点温度为Ｔ,Ｔ0时的热电动势，等于该热电偶在结点温度为T,Ta和Ｔa,T０时热电动势的代数和。ＥＡB（Ｔ，Ｔ０)=EAB(T，Ｔa)－ＥAB(Ta,T0）

利用热电偶的中间导体定律和中间温度定律，我们可以将热电偶T０端拆开,接入测量用毫伏表，并可在远处测量。如图6.为了将热电偶的参比端引到恒定温度T0处或者补偿器中，需要延长热电偶，为了节约贵重金属或临时延长，我们常用补偿导线进行延长。补偿导线就是用热电性质与工作热电偶相近的材料制成导线，用它将热电偶的参比端延长到所需要的地方，而且不会对工作热电偶回路引入超出允许的误差。热电偶的参比端处理：热电偶输出的电动势是热电偶两结点温度的函数差,为了保持温度与电动势的线性，必须使一个结点温度保持恒定，标准分度表就是根据参比端为0℃时电动势与温度的对应值，在实际应用中,参比端不会保持0１。1.3膨胀式温度仪表

膨胀式温度计是利用物体受热膨胀这一原理进行测量的。最常见的就是酒精温度计，水银温度计,这种液体膨胀式的温度计的测量上下限受液体汽化和凝固温度的限制,最小分度可以到0.1℃１。1.4辐射式温度仪表ﻫ任何物体受热后都将有一部分热能转变为辐射能,物体的温度越高,则辐射到周围空间的能量就越多,辐射能以波动形式表现出来,其波长范围极广,由短波开始，有Ｘ光,紫外线，可见光,红外线一直到电磁波。一般工程测温用主要时可见光和红外线。辐射测温属于非接触式测温,能应用到许多不好测温的场合，但辐射测温一般应用在9００℃温度测量的原理和分类2010－5—１１1５：57:541、温度测量按其原理可分为哪几类?ﻫ

答：可分为压力表式、热电偶、热电阻、辐射式、膨胀式。ﻫ

2、压力表式温度计的测量原理是什么?ﻫ

答：压力表式温度计是在测温元件(测温包、毛细管、弹簧管）内充以气体、液体或某种液体的蒸气,利用受热后工作介质的体积膨胀引起压力变化或蒸气的饱和压力变化的性质做成.显示表就是一个压力表表头,但刻度是温度，故称为压力表式温度计。

ﻫ3、压力表式温度计可分为哪几类？

ﻫ答：压力表式温度计按用途分有指示式、记录式、接点式。按填充物质不同又可分为气体压力式温度计、蒸汽压力式和液体式温度计。ﻫ

4、膨胀式温度计的测量原理是什么?

答：膨胀式温度计是利用液体或固体受热膨胀的性质制成。ﻫﻫ5、膨胀式温度计可分为哪几类？ﻫ

答：膨胀式温度计分为液体式(玻璃管）温度计和固体式(双金属）温度计.ﻫﻫ６、热电偶的测温原理是什么?

答：热电偶是利用两种不同金属导体之间的热电效应测温的。把任意两种不同导体(或半导体）连接成闭合回路，如果两极点的温度不同，在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。这种由两种金属导体（或半导体)组成的回路,称为热电偶。ﻫﻫ7、常用的热电偶按其金属材质不同可分为哪几类？ﻫﻫ答:工业用热电偶有六种型号:

ﻫ（1）铂铑3０-铂铑6热电偶，分度号为B。

（2）铂铑１0—铂热电偶,分度号为S.ﻫ

(３）镍铬—镍硅(镍铬—镍铝)热电偶，分度号为K.

（４)镍铬—铜镍合金（康铜）热电偶，分度号为E.

ﻫ(5)铜-铜镍合金(康铜）热电偶，分度号为T。ﻫﻫ（６）铁—铜镍合金（康铜)热电偶，分度号为J。

8、热电阻的测温原理是什么?

答:热电阻是利用导体或半导体阻值随温度变化的特性来测量的

9、热电阻按其金属材质不同可分为哪几类？

答：工业上常用的热电阻有两种:铜热电阻和铂热电阻。根据规定,铂热电阻又有Pt50与Ｐｔ１00两种分度号，常用的为Pt100；铜热电阻又有Cu５0与Ｃu10０两种分度号，常用的为Cu50。

10.辐射式温度计的测温原理是什么？ﻫﻫ答：辐射式温度计是利用被测物体的热辐射能量与温度有一定的关系，通过测量热辐射能量来显示被测物体的温度。ﻫ

１１．辐射式温度计可分为哪几类？

答:辐射式温度计有光学温度计、红外线温度计以及全辐射高温计。ﻫﻫ１2．什么叫均质导体定律?其有何实用意义?ﻫ

答：均质导体定律是两种均质导体组成热电偶回路，其热电势大小与热电极直径、长度及沿热电极上的温度分布无关，只与热电极材料和两端温度有关。

其实用意义有：当两端温度相等，则热电势为零;如果材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计的测量误差，所以热电极材料的均质性是衡量热电偶质量的重要指标之一。根据这个道理，可以检查热电极的不均匀性，即将被检查的热电极组成闭合回路并局部加热，若有热电势输出，则表明该热电极材质不均匀。且热电势越大,则热电极材质越不均匀.

13.在热电偶回路中哪部分属于中间导体？它对测量结果有无影响?为什么？ﻫﻫ答：在热电偶回路中连接导线属于中间导体。它对测量结果无影响，因为在热电偶回路中接入均匀材质的导体,只要中间接入的导体两端具有相同的温度，就不会影响热电偶的热电势.ﻫ

14。什么叫连接导体定律?有何实用意义?ﻫﻫ答:如图1—1所示，在热电偶回路中，如果热电极A、B别与连接导线A＇、Ｂ＇相接，接点温度分别是Ｔ、Ｔn、Ｔo,则回路的总热电势EAＢＢ'A＇等于热电偶的热电势EAB(T，Tn）与连接导线A＇、Ｂ＇在温度Tn、To时的热电势EA＇B'（Ｔn，Ｔo）的代数和,即EABＢ'A’(T，Ｔn，To)＝ＥAB（T，Ｔn)+EＡ＇B’(Tn，To),这就是连接导体定律。

ﻫ该定律为在工业测温中应用补偿导线提供了理论基础,即选配与热电偶的热电势特性相同的导线与热电偶连接，可使热电偶的冷端远离热源，延伸到温度稳定的地方,而不影响热电偶的测温准确性。

ﻫ15。什么叫中间温度定律?有何实际应用?ﻫ

答：如同1—２所示，中间温度定律是热电偶AB在接点温度为T1、T3时的热电势EAB（Ｔ1，T３)等于热电偶AB在接点温度为T１、T2和T2、T3时热电势EＡB(T１,T2）和EAB(T2,T3）的代数和，即EAB（T1，T3)=EAB（T1,Ｔ2）+ＥAB（T2，T3）。

中间温度定律为使用分度表提供了理论依据。ﻫﻫ1６。什么叫参考电极定律?有何实际应用价值？ﻫ

答:如图１—3所示,若已知C电极与热电极A、B组合配对时的热电势,便可利用下式求出A、Ｂ热电极组合时产生的热电势EAB（Ｔ，To）=EAB(Ｔ,Ｔo)-EＢＣ（T,Ｔo),则电极Ｃ称为参考电极。ﻫ

根据参考电极定律,可以简化热电偶的选配工作.在实际工作中，因为铂的物理化学性能稳定、熔点高、易提纯、复制好,所以常用纯铂作为参考电极。

17。热电偶冷端为什么要保持恒定？若冷端温度波动时有哪几种修正方法？ﻫ

答：根据热电偶测温原理,冷端温度恒定使热电偶产生的热电势仅与热端温度有关.当热电偶冷端的环境温度不稳定时，会影响实际测温的准确性,所以热电偶冷端要保持恒定。

ﻫ若冷端温度波动时有以下几种修正方法:①热电势修正法;②补偿导线法；③冷端恒温法;④辅助热电偶法。

１８．什么叫冷端补偿器?其原理是什么?ﻫ

答：热电偶参考端温度补偿器是用来自动补偿热电偶测量值因参考端温度变化而变化的一种装置。它实质上就是能产生一个随参考端温度的变化而变化的直流信号毫伏发生器.把它串接在热电偶测量线路中测温时，就可以使参考端温度得到自动补偿.ﻫﻫ19。补偿导线有哪些规格型号？

答：补偿导线有SＣ、KC、KX、JX、ＥＸ、ＴX等型号.ﻫﻫ20．热电偶测温元件如何进行补偿？

ﻫ答:一般热电偶测温元件的补偿采用冷端温度补偿法。冷端温度处理有以下几种方法:ﻫﻫ⑴热电势修正法.

⑵补偿导线法.

ﻫ⑶冷端恒温法。ﻫ

⑷辅助热电偶冷端恒温法。

2１．温度变送器在自动检测和自动调节系统中有什么用途？

ﻫ答:把热电偶来的毫伏信号和热电阻来的电阻信号经温度变送器转换成统一的电流信号。ﻫﻫ22.简述温度变送器(或DＯS中用于温度输入的模拟量输入卡）的工作原理。

ﻫ答:热电偶和热电阻来的信号输入到变送器的输入端，输入端为一个不平衡电桥，当温度变化时，电桥失去平衡,桥路将有电压输出，经放大后变送器输出4~20mＡ直流电流信号.输出的直流信号又经反馈回路输入到放大器的输入端，保证了输入和输出和线性度.

23。画出温度变送器的原理框图，并说明各部分在仪表工作过程中起哪些作用?ﻫﻫ答：温度变送器的原理框图如图1—4所示.

输入回路的作用是将输入信号转变为电压信号传输给电子放大回路;电子放大回路的作用为将电压信号经检波功率放大后变成直流电流输出;反馈回路的作用是将输出信号与电子放大器的输入信号作比较保证输入与输出的线性度。

24.温度变送器（或DOＳ中用于温度输入的模拟量输入卡）为什么要进行冷端补偿？ﻫﻫ答：⑴温度变送器安装在现场,冷端的温度随环境的变化而变化。

ﻫ⑵冷端不进行补偿时，变送器的输出将比实际温度要高，会给运行人员带来错误的判断,所以要进行冷端补偿.

25．画出温度变送器的热电偶输入回路线路图.ﻫﻫ答：温度变送器的热电偶输入回路线路图1－５所示。

ﻫ2６．温度变送器的热电阻输入回路与热电偶输入回路有哪些不同?

答：温度变送器的热电阻输入回路为一直流不平衡电桥；温度变送器的热电偶输入回路为一电子电位差计。ﻫ

2７。温度变送器的自激调制式放大器的任务是什么?

ﻫ答：检波放大信号,输出4～２０ｍA直流信号。ﻫ

28．写出串联热电偶组误差的表达式。

ﻫ答：串联热电偶组误差的表达式为

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工业温度测量原理2009年04月０2日星期四10:1２温度测量是测量领域最重要的功能之一，频繁应用于气象观测、环境研究、实验室以及其他各种生产过程。在特定条件下的产品制造与工业质量保持稳定方面,温度测量是基础且十分重要。因此，本文将描述工业领域温度测量中广泛使用的温度传感器的热电偶和电阻温度传感器（RＴD)的测量原理及热电偶冷端补偿相关知识。热电偶热电偶测温的基本原理:两个不同导体A与Ｂ串接成一个闭合回路，如图a所示，当两个接点的温度不同时(设T>T0),回路中就会产生热电动势，这种现象称为热电效应.这种现象是１８21年德国科学家赛贝克(T．Seebeck）发现的,所以又称塞贝克效应。热电偶的基本构成：导体的Ａ和B称为热电偶的热电极。放置在被测对象中的接点称为测量端，习惯上又叫做热端。另一接点称为参考端，习惯上又叫冷端。热电动势的测量：热电动势包括接触电势和温差电势。温差电势远比接触电势小,可以忽略。这样闭合回路中的总热电势可近似为接触电势.根据实验数据把热电势EAB(T,Ｔ0)和温度T的关系绘成曲线或列成表格(分度表)，则只要用仪表测得热电势，就可以求出被测温度T。在理解热电偶测温原理时我们需要知道热电偶的几个特性：

1.组成热电偶回路的两种导体材料相同时,无论两接点温度如何，回路总热电势等于零。ﻫ

２．如果热电偶两接点的温度相同,T＝T0，则尽管导体A,B材料不同，热电偶回路的总电势亦为零。

热电偶回路的总电势仅与两接点温度有关,与Ａ、B材料的中间温度无关。

3.在热电偶回路中接入第三种材料的导体时,只要这根导体的两端温度相同，则不会影响原来回路的ﻫ

总热电势。这一性质称为中间导体定律。在用热电偶丝进行温度测量时，热电偶的冷端补偿是必不可少的。那为什么要进行冷端补偿呢？从热电偶的测温原理知道，热电偶热电势大小不但与热端温度有关,而且与冷端温度有关.只有在冷端温度恒定的情况下，热电势才能正确反映热端温度大小.在实际运用中，热电偶冷端受环境温度波动的影响较大，因此冷端温度不可能恒定,而要保持输出电势是被测温度的单一函数值，必须保持一个节点温度恒定。热电偶技术条件都是指冷端(非工作端)处在0℃时的电动势，要求工作时,保持0℃，这样热电势才能正确反映热端温度大小，否则就会产生误差。有很多种可用于测量温度的热电偶类型，它们的温度电动势特性如下图：下表总结了典型的热电偶类型及其优缺点：类型优点缺点Ｂ适用于100０℃或以上的高温测量.室温下具有非常低的导热性,无需补偿导线。极好的耐酸性和耐化学性。中低温范围内导热性低,6０0℃或600℃以下时无法进行测量。低灵敏度。低温差电动势线性。价格昂贵。R/S高精确性和低变更、低退化性。极好的耐酸性和耐化学性.可作为标准使用.低灵敏度。易受还原气氛影响（尤其是氢气或金属蒸气).导致重大的补偿导线错误。价格昂贵。N具有极好的温差电动势线性。在１200℃或1200℃以下具有极好的耐酸性。不受短程排序影响.不适用于还原气氛。与贵金属热电偶相比,易遭受大的长期的改变。Ｋ具有极好的温差电动势线性。在100０℃或1000℃以下具有极好的耐酸性。在贱金属热电偶中具有极好的稳定性。不适用于还原气氛。与贵金属热电偶相比，易遭受大的长期的改变。易受短程排序导致的错误影响。Ｅ是当前最灵敏的热电偶。具备比J类型更好的耐热性.两个支架都是无磁的.不适用于还原气氛。有轻微磁滞现象.J可用于还原气氛。导热性高出K类型约20%。正极（“+”）铁支架易生锈。特性不稳定。Ｔ具有极好的温差电动势线性.在低温下仍有很好的特性。质量变化小。可用于还原气氛。低使用限制.正极(“+")铜支架易氧化。导致重大的热传导错误。热电阻电阻由极细的金属线构成,主要使用铂、铜和镍等材料。符合JIS标准的热电阻只能由铂制成。热电阻由于和热电偶的测温原理完全不同，所以它具备一些自己的特征，具体如下：ﻫ

1.不能进行65０℃以上的高温测量。ﻫ

２.测量灵敏度约为热电偶的１０倍。

3.能够长期稳定测量.ﻫ

4．机械强度低。

5．响应慢，不易测量微小或狭窄的部分.ﻫ

6。通过测量电流产生热量。ﻫ

7。抗干扰性强。

8。导线电阻会导致测量误差.ﻫﻫ热电阻的温度电阻率特性如下图：金属的电阻值随着温度的升高而增加,０℃时1０0Ω的铂电阻，当温度升高至１０0℃时，电阻值为1３8.5Ω。即温度每上升或下降一度,电阻变化0．3８5Ω。ﻫﻫ热电阻的测温原理：热电阻中通过一定的电流,用热电阻两端的电压值除以这个电流值就可以求得热电阻的电阻值，然后将其换算成温度。电路中的电流分为三种：0.5mA、1ｍA和2ｍA三种.电流值超过容许电流时会导致自身加热,从而容易产生测量误差。相反,如果电流过小，则产生的电压变低，测量就会变得很困难。所以，一般情况下使用2mA，高精度测量时使用０.5mＡ或１mA。

ﻫ为了克服由于导线电阻对温度测量造成的误差，一般会采用三线制或四线制补偿电路.三线制测温时，线上电阻ｒA和rB阻值相抵，如果近似相等时rＡ—rB为零四线制测温时,在测量电路上加载恒定电流ｉ,在测热电阻电压的内线电路中保证只测量电压，而无电流通过。ﻫ

三线制与四线制的区别在于精度:四线制较三线制测量精度更高,而四线制需要多一根电缆,成本较三线制更高.电阻温度计的工作原理阅读：6６4发布时间：2０09—8—２9热电阻ﻫ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精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。ﻫﻫ1、热电阻测温原理及材料ﻫ

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ﻫ

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。ﻫﻫ２)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.ﻫ

3）端面热电阻ﻫﻫ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。ﻫ

4）隔爆型热电阻ﻫﻫ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。压力表式温度计的测量原理是什么?点击次数：37５发布时间:20１0-9－13压力表式温度计的测量原理ﻫ压力表式温度计是根据在封闭容器中的液体、气体或低沸点液体和饱和蒸汽，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制作的,并用压力来测量这种变化，从而测得温度.

压力表式温度计主要由以下三部分组成：ﻫ1．温包-—温包是直接与被测介质相接触来感受温度变化的元件，因此要求它具有高的强度，小的膨胀系数,高的导热率以及抗腐蚀等性质,根据所充工作介质和被测介质的不同，温包可用铜合金，钢或不锈钢来制造。ﻫ2.毛细管——它是用铜或钢等材料冷拉成的无缝圆管,用来传递压力的变化。ﻫ3。弹簧管——它就是一般压力表用的弹性元件。

压力表式温度计是一种工业使用的仪表,特点如下：

(１）适于测量0～3００℃的温度,允许基本误差不超过1.５℅或2。5℅.

（2）可以做成指示型、记录型，并且很容易做成温度信号器和温度调节器。

（3）可以远距离测量温度。

(4)构造简单，价格便宜。

（5）不怕振，可以不用电源。

（６)距离较远时，仪表的滞后性较大。

压力表式温度计的分类：

(一）液体压力表式温度计ﻫ(二)气体压力表式温度计

（三)蒸汽压力表式温度计压力表式温度计的误差分析ﻫ压力表式温度计除了由于制造中的尺寸不准确，传动间隙和摩擦等会引起误差外，下列一些因素也会引起误差。ﻫ（１)感温部分浸入深度的影响;

（２)环境温度的影响;

（3）液柱高度的影响；热电阻温度测量原理上传者：dｏｌphin

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测温原理ﻫ热电阻（如Pｔ100)是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换成电阻量的温度传感器。ﻫ温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法得到电阻值（电压/电流)，再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。

热电阻和温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制.二线制

如图１.变送器通过导线Ｌ1、Ｌ2给热电阻施加激励电流I,测得电势V１、V2。ﻫﻫ计算得Rｔ：

由于连接导线的电阻ＲL1、RL2无法测得而被计入到热电阻的电阻值中,使测量结果产生附加误差。如在1００℃时Pt1０0热电阻的热电阻率为0．3７９Ω/℃，这时若导线的电阻值为2Ω，则会引起的测量误差为5．3℃。三线制ﻫ是实际应用中最常见的接法。如图2，增加一根导线用以补偿连接导线的电阻引起的测量误差.三线制要求三根导线的材质、线径、长度一致且工作温度相同,使三根导线的电阻值相同，即RL１=RL２=ＲＬ３。通过导线Ｌ１、L2给热电阻施加激励电流I,测得电势V1、V2、V3。导线Ｌ3接入高输入阻抗电路,ＩL3=0.

ﻫ热电阻的阻值Ｒt：ﻫﻫ由此可得三线制接法可补偿连接导线的电阻引起的测量误差。四线制

是热电阻测温理想的接线方式。如图３,通过导线Ｌ1、Ｌ2给热电阻施加激励电流I,测得电势V３、Ｖ４。导线L3、L4接入高输入阻抗电路,IＬ3=0，IL4=0，因此V４－V3等于热电阻两端电压。

ﻫ热电阻的电阻值：

ﻫ由此可得，四线制测量方式不受连接导线的电阻的影响。各种温度传感器原理,测量范围与优缺点文章来源:

一、热电偶测温的应用原理ﻫ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。ﻫ②测量范围广。常用的热电偶从—50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到—2６9℃（如金铁镍铬），最高可达+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。ﻫ1。热电偶测温基本原理ﻫ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。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。ﻫ2．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。ﻫ(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：ﻫ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；ﻫ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；ﻫ③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ﻫ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,它本身并不能消除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℃。ﻫ二、热电阻的应用原理ﻫ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精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪.ﻫ１。热电阻测温原理及材料ﻫ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

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.为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制

（2)铠装热电阻ﻫ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.ﻫ(3)端面热电阻ﻫ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ﻫ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ﻫ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ﻫ②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法ﻫ

三、各种温度传感器的测量范围和优缺点S型热电偶:

铂铑10—铂热电偶ﻫ温度范围0~1６０0℃

旧分度号ＬB—3ﻫ优点

1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度.

3。耐氧化、耐腐浊性良好ﻫ３.可以做为标准使用。

缺点ﻫ1．热电动势值小.

2．在还元性气体环境较脆弱。(特别是氢、金属蒸气）

3.补偿导线误差大。

4。价格高昂。

Ｒ型热电偶：ﻫ铂铑13-铂热电偶

温度范围0～１６００℃ﻫ优点ﻫ1。耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。ﻫ3。耐氧化、耐腐浊性良好ﻫ3。可以做为标准使用。

缺点ﻫ1.热电动势值小。ﻫ2。在还元性气体环境较脆弱.（特别是氢、金属蒸气）ﻫ3。补偿导线误差大。

4.价格高昂.

B型热电偶：

铂铑30—铂铑6热电偶

温度范围600~1８０0℃ﻫ旧分度号LL-2

自由端在０~５0℃内可以不用补偿导线ﻫ优点

1.适用１０00℃以上至１８０0℃。ﻫ２。在常温环境下热电动势非常小,不需补偿导线ﻫ3。耐氧化、耐腐浊性良好。ﻫ４．耐热性与机械强度较Ｒ型优良。

缺点

１．在中低温域之热电动势极小,6０0℃以下测定温度不准确。ﻫ２．热电动势值小.

3。热电动势之直线性不佳。ﻫ4.价格高昂。ﻫ

Ｋ型热电偶：ﻫ镍铬-镍硅热电偶

镍铬－镍铝热电偶ﻫ温度范围-２00~１30０℃ﻫ优点

1。热电动势之直线性良好ﻫ2。1０00℃以下耐氧化性良好。

３。在金属热电偶中安定性属良好.ﻫ缺点ﻫ１.不适用于还元性气体环境,特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体.ﻫ2。热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大.

３.受短范围排序之影响会产生误差。

N型热电偶：ﻫ镍铬硅－—镍硅热电偶

温度范围—２70～1300℃ﻫ优点ﻫ1。热电动势之直线性良好。ﻫ2．1２00℃以下耐氧化性良好。

３。为K型之改良型，受GｒeenRot之影响较小，耐热温度较K型高。ﻫ缺点ﻫ1。不适用于还元性气体环境

２．热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大。

Ｅ型热电偶:ﻫ镍铬硅-—康铜热电偶

温度范围—27０~1000℃ﻫ优点ﻫ1.现有热电偶中感度最佳者

2。与Ｊ热电偶相比耐热性良好.ﻫ3。两脚不具磁性.

4。适于氧化性气体环境。ﻫ5．价格低廉ﻫ缺点

1.不适用于还元性气体环境

2.稍具履历现象。ﻫJ型热电偶：

铁--康铜热电偶ﻫ温度范围-210～1200℃ﻫ优点

1．可使用于还元性气体环境ﻫ2．热电动势较K热电偶大20％.

3.价格较便宜，适用于中温区域。ﻫ缺点ﻫ1。(＋)脚易生锈。ﻫ2.再现性不佳

Ｔ型热电偶:ﻫ铜-—康铜热电偶ﻫ温度范围-27０~400℃ﻫ优点ﻫ１。热电动势之直线性良好.ﻫ２.低温之特性良好

3。再现性良好、高精度。ﻫ４．可使用于还元性气体环境。ﻫ缺点

１.使用温度限度低。ﻫ２.(＋）脚之铜易氧化。

3。热传导误差大。

★☆★注意★☆★ﻫ热电偶自由端温度为0℃

由热电偶测温原理知道，只今当热电偶冷端温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单位函数。在实际应用时,由于热电偶的冷端离热端很近,冷瑞又暴露在空间，容易受到周围环境温度变化的影响,因而冲端温度难以保持恒定.为此必须进行冷端温度补偿处理。ﻫﻫPT100型热电阻:

铂电阻ﻫ温度范围—200～850℃ﻫ金属铂材料的优点是化学稳定性好、能耐高温，容易制得纯铂，又因其电阻率p(Ω？ｍm2/m)大，可用较少材料制成电阻,此外其测温范围大。它的缺点是：在还原介质中，特别是在高温下很容易被从氧化物中还原出来的蒸汽所沾污，使铂丝变脆,并改变电阻与温度之间的关系.ﻫ

CU50型热电阻：ﻫ铜电阻ﻫ温度范围—50~150℃

铜热电阻的价格便宜,线件度好，工业上在—５0--+１5０℃范围内使用较多。铜热电阻怕潮湿，易被腐蚀，熔点亦低热电偶温度计的工作原理２010－05—10

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小］两种不同的导体接触构成回路时,回路中将产生电势,这种电势的大小直接与两个接点之间的温度差有关，这种现象称为热电效应。利用热电效应制成的感温元件就是热电偶，利用作为感温元件组成的温度计就是温度计。在古典电子理论中，热电势由温差电势和接触电势两部分构成。温差电势是由均质导体的两端温度差引起的。接触电势是当两种不同的导体A与B接触时，因两者的自由电子密度不同,在接触点产生电子扩散，而形成的电势。接触电势不但是温度t的函数,其对热电势的贡献也远比温差电势大。测出因为温度变化产生的热电势,根据热电势和温度变化之间的函数关系就能知道引起热电势的温度值。热电偶测温原理,方法和适用范围.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，如图所示。当导体和的两个接点T1和T２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。3、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;保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。4、优点热电偶是实验室最常用的温度检测元件之一，为接触式。其优点是：4．1、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。４。２、测量范围广。常用的热电偶从－50～+１６0０℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到—２69℃4.3、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。热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件.将不同材料的导体A、Ｂ接成闭合回路,接触测温点的一端称测量端,一端称参比端。若测量端和参比端所处温度t和ｔ0不同,则在回路的Ａ、B之间就产生一热电势EAB（t，t0),这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。ＥＡB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0而变，这种回路称为原型热电偶.在实际应用中，将Ａ、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处,而将参比端分开,用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。ﻫ下面给出热电偶温度计测量系数原理图希望能给大家在选型、使用、维护、选购中提供一些参考。热电偶是利用什么原理进行温度测量的发布者：发布时间：2011-９-2３阅读:59次ﻫ

为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差,热电偶和热电阻应该有足够的插入深度:对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管道中心处。如被测流体的管道直径是２００毫米，那热电阻插入深度应选择100毫米;对于高温高压和高速流体的温度测量,为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻．浅插式的热电阻保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75ｍm；热套式热电阻的标准插入深度为100mm。

两种不同成份的导体两端接合成回路，当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端，另一端叫做冷端；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势.ﻫ

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，压簧式热电偶当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃温度测量仪表根据测量方法，或温度传感器的使用方式（感温元件与被测对象接触与否)可分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表两大类。热电阻和热电偶的测量原理及区别

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,某些特殊热电偶最低可测到—２69℃(如金铁镍铬）,最高可达+2800℃（如钨—铼)。ﻫ③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。ﻫ1．热电偶测温基本原理ﻫ

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。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。ﻫ2．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

ﻫ

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。ﻫ

（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;ﻫ②

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ﻫ

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，它本身并不能消除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。ﻫ

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℃。ﻫ

ﻫ温度测量仪表的分类

温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠,测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，帮需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制,不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的,测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快;但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。

ﻫ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。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,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ﻫ

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。ﻫ２.热电阻的结构

（1）精通型热电阻

ﻫ

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.为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制,ﻫﻫﻫ

（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。ﻫ

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

ﻫ

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。ﻫ（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为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法

ﻫ

（2）铠装热电阻

ﻫ

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。ﻫ

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。ﻫ（3）端面热电阻

ﻫ

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。

温度测量仪表是测量物体冷热程度的工业自动化仪表。

最早的温度测量仪表，是意大利人伽利略于１592年创造的.它是一个带细长颈的大玻璃泡,倒置在一个盛有葡萄酒的容器中，从其中抽出一部分空气，酒面就上升到细颈内。当外界温度改变时，细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩而随之升降,因而酒面的高低就可以表示温度的高低，实际上这是一个没有刻度的指示器。

１70９年，德国的华伦海特于荷兰首次创立温标,随后他又经过多年的分度研究,到1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为2１2度、中间分为１８0度的水银温度计，即至今仍沿用的华氏温度计。

174２年,瑞典的摄尔西乌斯制成另一种水银温度计,它以水的冰点为100度、沸点作为0度。到1７45年，瑞典的林奈将这两个固定点颠倒过来,这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计。ﻫ早在１73５年,就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理,制造温度计，到１８世纪末，出现了双金属温度计；1802年,查理斯定律确立之后,气体温度计也随之得到改进和发展,其精确度和测温范围都超过了水银温度计。

1８21年,德国的塞贝克发现热电效应；同年，英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律，这以后就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。1876年，德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计。

很早以前,人们在烧窑和冶锻时，通常是凭借火焰和被加热物体的颜色来判断温度的高低。据记载，１7８0年韦奇伍德根据瓷珠在高温下颜色的变化，来识别烧制陶瓷的温度,后来又有人根据陶土制的熔锥在高温下弯曲变形的程度，来识别温度。ﻫ辐射温度计和光学高温计是20世纪初，维思定律和普朗克定律出现以后，才真正得到实用。从60年代开始，由于红外技术和电子技术的发展，出现了利用各种新型光敏或热敏检测元件的辐射温度计(包括红外辐射温度计），从而扩大了它的应用领域。

各种温度计产生的同时就规定了各自的分度方法,也就出现了各种温标,如原始的摄氏温标、华氏温标、气体温度计温标和铂电阻温标等.为了统一温度的量值，以达到国际通用的目的，国际权度局最早规定以玻璃水银温度计为基准仪表,统一用摄氏温标。后经数次改革，到１９27年改用以热力学温度为基础、以纯物质的相变点为定义固定点的国际温标，以后又经多次修改完善。

国际现代通用的温标是１9６7年第13次国际权度大会通过的，1９6８年国际实用温标。它以13个纯物质的相变点，如氢三相点，即氢的固、液、气三态共存点（－25９.3４℃）;水三相点(0．01℃)和金凝固点（1０64．４3℃)等，作为定义固定点来复现热力学温度的。

中间插值在-259．34～６30.７4℃之间，用基准铂电阻；在630.74~10６4各种温度传感器原理，测量范围与优缺点ﻫﻫ发布日期：［２008-12-11］

共阅[1325]次一、热电偶测温的应用原理

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。ﻫ

②测量范围广。常用的热电偶从-５0～+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到—２６9℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼).ﻫ

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ﻫ

ﻫ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。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ﻫ

（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ﻫ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;ﻫ

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。ﻫ

3.热电偶冷端的温度补偿ﻫ

由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵ﻫ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，它本身并不能消除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℃。ﻫ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。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，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ﻫ

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.ﻫ

２．热电阻的结构ﻫ

（1）精通型热电阻ﻫ

ﻫ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。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制

（2）铠装热电阻

ﻫ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ﻫ

ﻫ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为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法

三、各种温度传感器的测量范围和优缺点ﻫS型热电偶：

铂铑1０-铂热电偶ﻫ温度范围0~１600℃

旧分度号ＬB-3ﻫ优点ﻫ1。耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。

3。耐氧化、耐腐浊性良好

3.可以做为标准使用。

缺点

1.热电动势值小。

2.在还元性气体环境较脆弱.(特别是氢、金属蒸气）

3。补偿导线误差大。

4。价格高昂。

R型热电偶：

铂铑１3-铂热电偶

温度范围0～16００℃

优点

1.耐热性、安定性、再现性良好及较优越的精确度。ﻫ3.耐氧化、耐腐浊性良好ﻫ3。可以做为标准使用。ﻫ缺点

1.热电动势值小。ﻫ2.在还元性气体环境较脆弱。（特别是氢、金属蒸气）

3。补偿导线误差大。

4．价格高昂。ﻫＢ型热电偶：

铂铑3０-铂铑6热电偶

温度范围６００~１8０0℃

旧分度号LＬ-2

自由端在0～５０℃内可以不用补偿导线ﻫ优点

1.适用100０℃以上至1800℃。ﻫ2.在常温环境下热电动势非常小，不需补偿导线

3。耐氧化、耐腐浊性良好.

4.耐热性与机械强度较R型优良。

缺点

1。在中低温域之热电动势极小，6００℃以下测定温度不准确。ﻫ2。热电动势值小.

3．热电动势之直线性不佳。

４。价格高昂。ﻫＫ型热电偶:

镍铬—镍硅热电偶ﻫ镍铬—镍铝热电偶

温度范围—2０0~１30０℃ﻫ优点ﻫ1.热电动势之直线性良好

2.10０0℃以下耐氧化性良好。ﻫ3.在金属热电偶中安定性属良好。ﻫ缺点

1.不适用于还元性气体环境，特别是一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体。

2．热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大.

3。受短范围排序之影响会产生误差。

Ｎ型热电偶：

镍铬硅--镍硅热电偶ﻫ温度范围－270～13０0℃ﻫ优点ﻫ1.热电动势之直线性良好.

2.1２0０℃以下耐氧化性良好.ﻫ3.为K型之改良型,受ＧｒｅenRot之影响较小,耐热温度较K型高。

缺点ﻫ1.不适用于还元性气体环境

2。热电动势与贵金属热电偶相比较经时变化较大。ﻫE型热电偶:ﻫ镍铬硅--康铜热电偶

温度范围－27０~１000℃ﻫ优点ﻫ1.现有热电偶中感度最佳者ﻫ2.与Ｊ热电偶相比耐热性良好。ﻫ3.两脚不具磁性.ﻫ4。适于氧化性气体环境。ﻫ5．价格低廉

缺点

1。不适用于还元性气体环境

2。稍具履历现象。

Ｊ型热电偶:ﻫ铁—-康铜热电偶ﻫ温度范围－21０～1２00℃ﻫ优点

1．可使用于还元性气体环境ﻫ2.热电动势较K热电偶大２0%。ﻫ3.价格较便宜，适用于中温区域。

缺点

1。（＋)脚易生锈。

２.再现性不佳ﻫT型热电偶：ﻫ铜——康铜热电偶

温度范围－2７0～400℃

优点ﻫ1．热电动势之直线性良好。ﻫ２。低温之特性良好

3.再现性良好、高精度。

4。可使用于还元性气体环境。

缺点

1.使用温度限度低.ﻫ2．（+）脚之铜易氧化。ﻫ3。热传导误差大。ﻫ★☆★注意★☆★ﻫ热电偶自由端温度为0一、概說ﻫ

溫度在工業界為一重要的變數，例如反應速率依操作時的變化而昇降，反應速ﻫ

率依操作時的變化而昇降,反應過程中操作溫度的高低不但影響反應完成所需的時

間,還影響到轉化率的大小。因此工業上溫度的測定變成不可缺的一項要素.二、溫標

一般常用的國際溫標有下列幾種:

１、攝氏溫標(℃）ﻫ

由攝氏1大氣壓下水的冰點為℃；沸點為１00℃.ﻫ

2、華氏溫標（℉)

由華氏制定一大氣壓下水的冰點為3２℉，沸點為２１2℉。ﻫ

3、克耳文溫標(K）ﻫ

卡氏制定水的三相點為２73.16K，一大氣壓下水的冰點為27３.16K，沸點為3７３。１6K.ﻫ

４、冉肯溫標（°R）

亦稱華氏絕對溫標。定一大氣壓下水的冰點為4９1.６9R，沸點為６71．69Ｒ.

上列各項溫標間的關係為

℉＝1。８℃+3２；Ｋ=℃+２73.16；R=℉三、種類

膨脹式溫度儀器，電阻式溫度計，熱電偶式溫度計,光測高溫計，輻射高溫計1、膨脹式溫度儀器

(1)、水銀溫度計(meｒcurｙ－iｎ—ｇｌａssｔhermometer）ﻫ

原理:

當熱度自球莖外壁傳入時，膨漲球內之水銀即在細管中上昇

至一定高度，玻璃管外壁刻以度數，水銀之位置即代表此溫度。

構造:ﻫ

為一圓形或其他形狀之玻璃管，管的中間為一內徑極小之毛ﻫ

細管，其下端與一裝滿水銀之膨漲球莖相連。ﻫ

使用說明：

Ⅰ、普通工業用水銀溫度計之溫度指示範圍,為-38℉至650℉。ﻫ

（普通水銀之凝固點為－3８℉,沸點為6７5℉）欲測高溫時，ﻫ

於水銀上充以高壓一自30psi至300ｐsi之壓力，視溫度之指示

範圍而定如充以乾燥之氮氣。則其溫度可測至100０℉，此類

溫度計應以石英替代普通玻璃,以免發生玻璃管軟化變形的現象。

Ⅱ、工業用水銀溫度計與實驗室內所用的溫度計極為相似，只差在工ﻫ

業用的在玻璃球莖及玻璃管外罩以金屬保護套，以免受意外損害.

Ⅲ、水銀溫度計不宜應用於溫度變化激烈，驟昇驟降，或外界常易變遷之處.

優、缺點：ﻫ水銀溫度計之最大優點為價格低廉，使用便利,無需高度複雜之各種調節校ﻫ

正手續其缺點為：

Ⅰ、指示不夠準確,水銀溫度計指示不夠準確,其原氏為在高溫時，ﻫ

玻璃管受熱而膨漲,因之而改變毛細久體積，於是使指示值產生

若干偏差。ﻫ

Ⅱ、水銀之膨漲係數隨溫度之昇降而有些微變化。ﻫ

Ⅲ、溫度之指示範圍不大.

Ⅳ、膨漲球莖插入待測溫度流體之深度，常易導致嚴重錯誤。欲避免此

誤差,最好將膨漲球莖連玻璃桿一齊浸入流體內,使兩者在同一溫

(2）雙金屬溫度計（biｍetａltｈermometer)ﻫ

原理：ﻫ

將二種或二種以上具有不同膨脹係數之金屬片焊合在一起，當溫度改

變時，因金屬片膨脹程度之不同而使此金屬片組產生彎曲。如將此金ﻫ

屬片組之一端固定，另一端裝上指針則因偏轉而產生指示。

構造：ﻫ

將具有不同物理特性（熱膨脹）之兩合金熔合在一起成雙金屬片。再

將之形成螺旋形狀，其兩合金之一,係一種稱為因鋼之鎳合金，易於ﻫ

受熱時幾乎全無膨脹;另一乃使用一種鎳合金，於受熱時膨脹甚多。

將該兩合金熔接在一起，輾平至想要厚度，使成雙金屬片。

使用說明:

Ⅰ、工業上常用之雙金屬膨脹溫度儀器，其低膨脹金屬多用恒範鋼，

此為一種含鎳3６%的鎳鐵合金.高膨脹金屬在較低溫時用青銅，

高溫度時用鎳。

Ⅱ、為保持其精確度,此種溫度計不宜長期連續使用，以防金屬片組

產生彈性疲乏現象。

Ⅲ、含有金屬片組部分應全部插入待測流體中，以求取測得的溫度之ﻫ

精確。

Ⅳ、為消除輻射能之影響，金屬片組之外殼應為光滑之金屬表面。

Ⅴ、雙金屬溫度計一般可測之溫度範圍為5３8度C～—1８4度Ｃ。ﻫ

Ⅵ、雙金屬片的一端固定，則另一端撓曲，則其撓曲度與溫度平方成

正比與其厚度成反比。

2、電阻式溫度計（rｅｓiｓtanｃｅthｅｒｍｏmeter）ﻫ

原理:ﻫ

金屬導體的電阻隨溫度的升高而增加；隨溫度之降低而減少,測量此金屬導體之

電阻值,即能間接求得其溫度。ﻫ

此種溫度與電阻之關係可由下列算式代表：ﻫ

Rｔ=Ro（１＋at+ｂt2)

其中

Rt：在溫度ｔ時的電阻，歐姆

Ro：溫度，℃

t:0℃時的電阻，歐姆ﻫ

a:電阻的溫度係數ﻫ

b:校正係數構成（金屬線型)：ﻫ

Ⅰ、感測元件-電阻元件。ﻫ

☆它是一個精心製造的電阻器ﻫ

☆最常使用之電阻線材,有鉑線、銅線或鎳線,捲繞於一絕緣體（雲母片)上.ﻫ

☆當電阻元件受熱時，電阻線之電阻增加；此增加電阻係以溫度度數表示。

☆這種溫度計的外型,和雙金屬溫度計之球泡相似,其本體呈圓柱形。ﻫ

Ⅱ、線材之種類

☆白金線:又稱鉑線，乃金屬線型溫度計線材之最佳材料。(使用溫度

範圍為—40０℉~+１200℉）

☆鎳線：亦時常被採用(因其價廉，使用溫度範圍-25０℉～+690℉）

☆銅線：一般限用於欲測定溫度低於鎳線者（其可使用溫度範圍為-328℉～+2５0℉）。

Ⅲ、線材之選擇：選擇時須考慮的要點為：ﻫ

☆金屬的純度(pｕｒitｙ)要高

☆線材的均勻度(unifoｒmity）要夠ﻫ

☆線材的穩定度佳ﻫ

☆電阻隨溫度的改變要大。

☆對環境污染抵的抗性要好。ﻫ

Ⅳ、不同線材的感測電阻球莖

☆白金電阻溫度計在０℃時，一般有２5、50、或１00的電阻。ﻫ

☆鎳線電阻溫度計：在25℃時，一般有１00的電阻。