电气器件系列十六：热电偶、热电阻

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-12-06 15:08 195阅读 0赞

热电偶（thermocouple）是[温度测量仪表][Link 1]中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成[热电动势][Link 2]信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

原理：

两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个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][Link 3]，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（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；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。

热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：

1、热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；

2、热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；

3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热[电势][Link 4]的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。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][Link 5]，因而在回路中形成一个大小的电流。热电偶就是利用这一效应来工作的。

K型热电偶：

镍铬－镍硅（镍铝）热电偶（分度号为Ｋ）

该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金（有些国家的产品负极为纯镍）。可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。

Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。

Ｋ型热电偶的缺点：

（1）热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下（例如超过1000℃）往往因氧化而损坏；

（2）在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；  
   （3）其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；  
   （４）长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。

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热电阻

热电阻（thermal resistor）是中低温区最常用的一种温度[检测器][Link 6]。热电阻测温是基于金属[导体][Link 7]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。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中[铂热电阻][Link 8]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。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][Link 9]、[锰][Link 10]和铑等材料制造热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍等。

为什么要用三线式

热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。

目前热电阻的引线主要有三种方式  
○1二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合  
○2三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。  
○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

## **![热电阻工作原理接线图][3e1ed87a5c93be58a87afb8aaf04fc45.png]** ##

## **![热电阻工作原理接线图][a45675c3c57d8af8010726b672df0f42.png]** ##

## **![热电阻工作原理接线图][ee0cc9132b49773e0526ee9b086fe10b.png]** ##

[http://m.elecfans.com/article/106119.html][http_m.elecfans.com_article_106119.html]

pt100热电阻、铂电阻

pt100是铂热电阻的分度号.  
pt代表热电阻的材质是铂,100代表铂热电阻初始阻值是100欧姆.

PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5[欧姆][Link 11]。

热电偶和热电阻的区别

[https://www.zhihu.com/question/36215076][https_www.zhihu.com_question_36215076]

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E6%B5%8B%E9%87%8F%E4%BB%AA%E8%A1%A8/1292372
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E7%83%AD%E7%94%B5%E5%8A%A8%E5%8A%BF/5489044
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E7%83%AD%E7%94%B5%E6%95%88%E5%BA%94
[Link 4]: https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%8A%BF
[Link 5]: https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E5%8A%BF
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[https_www.zhihu.com_question_36215076]: https://www.zhihu.com/question/36215076
[Link 6]: https://baike.baidu.com/item/%E6%A3%80%E6%B5%8B%E5%99%A8/9367431
[Link 7]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%BC%E4%BD%93/1017277
[Link 8]: https://baike.baidu.com/item/%E9%93%82%E7%83%AD%E7%94%B5%E9%98%BB/5187689
[Link 9]: https://baike.baidu.com/item/%E9%95%8D/718682
[Link 10]: https://baike.baidu.com/item/%E9%94%B0/701057
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[http_m.elecfans.com_article_106119.html]: http://m.elecfans.com/article/106119.html
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