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怎么看熱電偶和熱電阻哪個(gè)更合適?

更新時(shí)間:2024-06-06       點(diǎn)擊次數(shù):1218
在日常工作當(dāng)中經(jīng)常遇到使用溫度測量儀表,熱電阻與熱電偶同為溫度測量儀表,同一個(gè)測溫地點(diǎn)我們選擇熱電阻還是選擇熱電偶呢?今天我們來全面剖析一下。

熱電偶的結(jié)構(gòu)

熱電偶前端接合的形狀有 3 種類型,如下圖所示。可根據(jù)熱電偶的類型、 線徑、使用溫度,通過氣焊、對焊、電阻焊、電弧焊、銀焊等方法進(jìn)行接合。

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在工業(yè)應(yīng)用中為了便于安裝及延長熱電偶的使用壽命,通常使用外加套管的方式。套管一般分為保護(hù)管型和鎧裝型。

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帶保護(hù)管的熱電偶是將熱電偶的芯線以及絕緣管插入保護(hù)管使用的熱電偶。保護(hù)管在防止芯線氧化、腐蝕的同時(shí),還可以保持熱電偶的機(jī)械強(qiáng)度。保護(hù)管有多種類型,常用的如下表所示。

 

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鎧裝型熱電偶

 

鎧裝熱電偶的測量原理與帶保護(hù)管的熱電偶相同。它使用纖細(xì)的金屬管 ( 稱為套管)作為上圖中絕緣管 (陶瓷) 的替代品,并使用氧化鎂 (MgO)等粉末作為絕緣材料。由于其外徑較細(xì)且容易彎曲, 所以適合用來測量物體背面與狹小空隙等處的溫度。此外,與帶保護(hù)管的熱電偶相比,其反應(yīng)速度更為靈敏。鎧裝熱電偶的套管外徑范圍較廣,可以拉長加工為 8.0mmф到 0.5mmф的各種尺寸。芯線拉伸得越細(xì),常用溫度上限越低。如 K型熱電偶,套管外徑 0.5mmф的常用溫度上限是 600℃,8.0mmф的是 1050℃。

 

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熱電阻的結(jié)構(gòu)

如下圖所示, 熱電阻的元件形狀有 3 種,目前陶瓷封裝型占主導(dǎo)地位。陶瓷封裝型用于帶保護(hù)管的熱電阻以及鎧裝熱電阻。陶瓷與玻璃封裝型的鉑線裸線直徑為幾十微米左右,云母板型的約為 0.05mm。引線則使用比元件線粗很多的鉑合金線。

熱電阻元件的種類

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帶保護(hù)管的熱電阻圖例

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鎧裝熱電阻

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區(qū)別

1.雖然都是接觸式測溫儀表,但它們的測溫范圍不同。熱電偶使用在溫度較高的環(huán)境,因它們在中,低溫區(qū)時(shí)輸出熱電勢很小 (查表可以看一下 ),當(dāng)電勢小時(shí),對抗干擾措施和二次表和要求很高,否則測量不準(zhǔn),還有,在較低的溫度區(qū)域, 冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對誤差就顯得很突出,不易得到全補(bǔ)償。這時(shí)在中低溫度時(shí),一般使用熱電阻測溫范圍為200~500,甚至還可測更低的溫度 (如用碳電阻可測到 1K 左右的低溫 ).現(xiàn)在正常使用鉑熱電阻Pt100,(也有Pt50,100和 50代表熱電阻在0度時(shí)的阻值,在舊分度號(hào)中用BA1,BA2來表示,BA1 在0度時(shí)阻值為46歐姆,在工業(yè)上也有用銅電阻,分度號(hào)為CU50和CU100,但測溫范圍較小,在50~150之間,在一些特殊場合還有銦電阻,錳電阻等)

2.熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應(yīng), 二次表是一個(gè)檢伏計(jì)或?yàn)榱颂岣呔葧r(shí)使用電子電位差計(jì)。電阻是基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性而工作的, 二次表是一個(gè)不平衡電橋。

3.由熱電偶測溫原理可知,只有在其冷端溫度恒定時(shí),被測溫度才與熱電勢成單值函數(shù)關(guān)系 .在實(shí)際使用中,就用一種熱電特性與相應(yīng)熱電偶特性相似的廉價(jià)的連接導(dǎo)線 (也稱為補(bǔ)償導(dǎo)線),使熱電偶冷端引伸到溫度相對恒定的地方 (最好為0度),如用銅--康銅做補(bǔ)償導(dǎo)線來引申鎳鉻 ---鎳硅熱電阻 。因此,熱電偶到二次表延長線是兩根。

 

熱電阻與二次表之間是用銅導(dǎo)線連接的,為了減小環(huán)境變化引起的測量誤差,一般均采用三線制接法, 其中有兩根導(dǎo)線將熱電阻串聯(lián)于相鄰的兩個(gè)橋臂上,另一根導(dǎo)線是引來電源 ,使用時(shí)要求每根導(dǎo)線的電阻值與調(diào)整電阻之和都保證為5 歐姆( ±0.01)。

 

工作中的現(xiàn)場判斷 

1.熱電偶:熱電偶有正負(fù)極,補(bǔ)償導(dǎo)線也有正負(fù)之分。首先保證連接, 配置確。在運(yùn)行中,常見的有短路、斷路、接觸不良 (有萬用表可判斷 )和變質(zhì) (根據(jù)表面顏色來鑒別),檢查時(shí),要使熱電偶與二次表分開。我在實(shí)踐中判斷的方法,供大家參考:用工具短接二次表上的補(bǔ)償線,表指示室溫 (不是的話,表壞 ),再短接熱電偶接線端子,表批示熱電偶所在的環(huán)境溫度 (不是,補(bǔ)償線有故障 ),再用萬用表 mv檔大體估量熱電偶的熱電勢 (如正常,請檢查工藝 )。

2.熱電阻:不外乎短路、和斷路、用萬用表可判斷。在運(yùn)行中,懷疑短路,只要將電阻端拆下一個(gè)線頭,看顯示儀表,如到最大,熱電阻短路、回零、導(dǎo)線短路,保證正常連接和配置時(shí),表值顯示低或不穩(wěn),保護(hù)管可能性進(jìn)水了。顯示最大,熱電阻斷路,顯示最小,短路 。一般來說,溫度在 300 度以下的用熱電阻, 300度以上的用熱電偶。隨著溫度的變化,熱電阻的阻值會(huì)發(fā)生變化,熱電偶的熱電勢會(huì)發(fā)生變化。

熱電阻目前都采用銅熱電阻和鉑熱電阻, 根據(jù)0度時(shí)熱電阻值的不同又分為不同的分度號(hào),如PT100,PT1000,CU50 等,以PT100為例,PT 代表鉑,100代表0度時(shí)熱電阻的阻值是100歐姆。熱電偶目前大體上有 K,B,S等分度號(hào),分別代表不同的材質(zhì),以用于不同的溫度范圍。例如:K 型為鎳鉻 -鎳硅材材,一般測量 0-800 度,B 型為鉑銠 30-鉑銠 6,一般測量 800-1600度。

如何選擇熱電偶和熱電阻?

根據(jù)測溫范圍選擇:500℃以上一般選擇熱電偶, 500℃以下一般選擇熱電阻;

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;

根據(jù)測量范圍選擇:熱電偶所測量的一般指 “點(diǎn)"溫,熱電阻所測量的一般指空間平均溫度。

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