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合理选择热电偶和热电阻使生产工艺人员能够及时掌握设备状态

来源:发表时间:2018-09-07

    热电偶和热电阻是最常用的温度传感器。本文从热电偶和热电阻的工作原理,结构,分类和应用领域等方面对其进行了比较和分析,并简要先容了热电偶和热电阻的应用。


    温度是冶金和化学工业等工业生产中的重要热力参数。它在生产控制中发挥着重要作用。为了有效和准确地测量温度,必须根据温度测量点的特性和要求选择温度传感器。尽管热电偶和热电阻在温度测量方面存在延迟,但它们简单,可靠并且具有高测量精度。它们广泛用于工业生产。正确的选择需要详细了解它们。


    1.工作原理与结构

    工作原理的区别

    热电偶由两种不同的导体或半导体材料制成,焊接或铰接成热端和自由端。将热端插入需要测量温度的设备中,如果两端都位于冷端,则将冷端置于设备外部。不同的温度将在热电偶电路中产生热电势。因为热电势是测量温度的函数,所以电动势的值可以转换成温度值。



    热电阻基于导体的电阻随温度变化并将电阻的变化转换为用于温度测量的电信号的性质。


    2.结构上的差异

    普通热电偶通常由热电极,绝缘材料,电流保护套管,接线盒等构成。热电偶一般使用穿孔的高温陶瓷管作为绝缘材料,热电极从耐高温陶瓷管的孔中拉出。保护套管材料需要具有耐腐蚀性,耐高温性,高机械强度,良好的气密性,高导热性,如金属,非金属和金属陶瓷。最常用的保护套是1Cr18Ni9Ti不锈钢。工作条件低于900°C。

    热电阻的主要部分是电阻体加绝缘套管,保护套管,接线盒和其他部件。电阻丝缠绕在石英,陶瓷或塑料的绝缘框架上,保护套放在热阻上。导线和套管填充有导热材料。



    热电偶的分类和特性标准

    热电偶是指热电热电势与国家标准规定的温度之间的关系。有一个统一的标准索引表,允许热电偶有一定的错误。

    非标准热电偶通常没有统一的分度台。它们主要用于衡量某些特殊场合。使用范围和幅度小于标准热电偶。组成热电偶的热电偶必须牢固地焊接在一起。它们之间应该有更好的绝缘,以防止短路; 补偿导线与热电偶自由端之间的连接应牢固可靠,保护套必须保证导热电极与外部介质完全隔离,以确保热电偶可靠稳定运行。


    3.耐热性分类及特点

  (1)根据耐热性成分结构分类

    普通热电阻:根据热电阻温度测量原理,测得的温度变化直接反映在电阻值的变化上。因此,由热阻引起的各种引线的电阻变化将对温度测量产生不利影响。。需要消除引线电阻的影响,通常使用三线或四线补偿热阻。

    铠装热电阻:类似于铠装热电偶,它还由温度传感元件,引线,绝缘材料和不锈钢衬套组成。外径通常在φ2-φ8mm之间,小于普通型。易于安装,抗冲击,可弯曲,使用寿命更长。

    端面热电阻:端面热电阻的温度传感元件采用经过特殊处理的电阻丝缠绕,并紧密贴在温度计的端面上。与一般热阻相比,它能更快,更准确地反映被测端面的实际温度,适用于轴承套等端面的温度测量。

    防爆热电阻:防爆热电阻接线盒结构特殊。它可以控制接线盒中火花或电弧引起的爆炸和闪火,确保生产现场的明火。防爆热电阻适用于含有易燃,爆炸性和其他化学气体和蒸汽。


  (2)根据热电阻材料分类

    铂热电阻:铂具有较大的电阻率,电阻与温度之间的关系是非线性的。铂热电阻具有广泛的温度测量,高测量精度,易于材料纯化和良好的重现性; 它的物理和化学性质非常稳定。工业铂热电阻等级为Pt100和Pt10。Pt10由粗铂丝制成,适用于测量600°C以上的温度。在0℃时,Ptl00的电阻值为100Ω,Ptl0在0℃时的电阻值为10Ω,因此Pt100也更常用; 铂热电阻温度测量范围通常为-200°C至850°C。在高于550°C的温度之间仅适用于氧化气氛。

    铜热电阻:铜热电阻的电阻值几乎与温度成线性关系。铜热电阻材料易于净化,价格低,电阻率仅为铂的1/2,体积大,热响应慢。铜在超过250°C的温度下容易被氧化,因此工业铜热电阻通常在-40°C至120°C的温度范围内工作。

    半导体热电阻:适用于低温要求的场合,一般用于-50~350°C的低温范围,在工业化国家,使用半导体温度传感器制成的大量温度传感器用于各种温度测量和温度补偿和苛刻的温度控制,如家用电器和汽车。


    4.实际应用的区别

    热电偶是热电动势(电压)随温度变化的部件。热电阻是电阻随温度变化的元件。热电偶通常在高温环境中使用,并且热电阻通常在低温环境中使用。如果测量的温差超过500°C,热电阻的电阻将非常大,即使无法显示测量结果,也会直接影响温度测量结果。热电偶通过随温度变化的热电动势(电压)的变化来测量。测得的温度越高,原子中电子的运动越强烈,电位响应越敏感。第二,热电偶需要补偿电线。热电阻不需要补偿导线。热电阻的价格也低于热电偶的价格。


    中国的热电偶和热电阻均按IEC国际标准生产,并指定为S,B,E,K,R,J,T七种标准化热电偶作为统一设计的热电偶。


    温度是工业生产中非常重要的基本参数控制指标。温度测量的主要任务是在各种热量产生中进行温度检测。合理选择热电偶和热电阻之间的本质区别,使生产工艺人员能够及时掌握设备。运行状态,确保设备安全,稳定,经济。


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