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怎么看热电偶和热电阻哪个更合适?

更新时间:2024-06-06       点击次数:162
在日常工作当中经常遇到使用温度测量仪表,热电阻与热电偶同为温度测量仪表,同一个测温地点我们选择热电阻还是选择热电偶呢?今天我们来全面剖析一下。

热电偶的结构

热电偶前端接合的形状有 3 种类型,如下图所示。可根据热电偶的类型、 线径、使用温度,通过气焊、对焊、电阻焊、电弧焊、银焊等方法进行接合。

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在工业应用中为了便于安装及延长热电偶的使用寿命,通常使用外加套管的方式。套管一般分为保护管型和铠装型。

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带保护管的热电偶是将热电偶的芯线以及绝缘管插入保护管使用的热电偶。保护管在防止芯线氧化、腐蚀的同时,还可以保持热电偶的机械强度。保护管有多种类型,常用的如下表所示。

 

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铠装型热电偶

 

铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。它使用纤细的金属管 ( 称为套管)作为上图中绝缘管 (陶瓷) 的替代品,并使用氧化镁 (MgO)等粉末作为绝缘材料。由于其外径较细且容易弯曲, 所以适合用来测量物体背面与狭小空隙等处的温度。此外,与带保护管的热电偶相比,其反应速度更为灵敏。铠装热电偶的套管外径范围较广,可以拉长加工为 8.0mmф到 0.5mmф的各种尺寸。芯线拉伸得越细,常用温度上限越低。如 K型热电偶,套管外径 0.5mmф的常用温度上限是 600℃,8.0mmф的是 1050℃。

 

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热电阻的结构

如下图所示, 热电阻的元件形状有 3 种,目前陶瓷封装型占主导地位。陶瓷封装型用于带保护管的热电阻以及铠装热电阻。陶瓷与玻璃封装型的铂线裸线直径为几十微米左右,云母板型的约为 0.05mm。引线则使用比元件线粗很多的铂合金线。

热电阻元件的种类

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带保护管的热电阻图例

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铠装热电阻

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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,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Pt50,100和 50代表热电阻在0度时的阻值,在旧分度号中用BA1,BA2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50~150之间,在一些特殊场合还有铟电阻,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 (最好为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)。

 

工作中的现场判断 

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,如到最大,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。显示最大,热电阻断路,显示最小,短路 。一般来说,温度在 300 度以下的用热电阻, 300度以上的用热电偶。随着温度的变化,热电阻的阻值会发生变化,热电偶的热电势会发生变化。

热电阻目前都采用铜热电阻和铂热电阻, 根据0度时热电阻值的不同又分为不同的分度号,如PT100,PT1000,CU50 等,以PT100为例,PT 代表铂,100代表0度时热电阻的阻值是100欧姆。热电偶目前大体上有 K,B,S等分度号,分别代表不同的材质,以用于不同的温度范围。例如:K 型为镍铬 -镍硅材材,一般测量 0-800 度,B 型为铂铑 30-铂铑 6,一般测量 800-1600度。

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。

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