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    熱電偶和熱電阻的區別與應用簡介

    來源:www.jz82524.com作者:發表時間:2017-12-01 11:15:33

     摘要 :溫度在冶金和化工等行業中既是重要的熱工參數也是主要的控制指標之一,是生產物料的化學和物理變化的重要條件。熱電偶與熱電阻均屬于溫度測量中的接觸式測溫器件,盡管其作用相同,但是它們的原理與特點適用環境卻不盡相同。本文介紹了兩者的區別和適用條件,供相關方面儀表人員參考。

     
            溫度是冶金、化工等工業生產中相當重要的熱工參數,對生產控制起著巨大作用,要高效、準確的測量溫度需要根據測溫點的特點和要求選擇測溫元件。熱電偶和熱電阻雖然存在測溫的延遲現象但簡單、可靠、測量精度較高在氧化鋁生產中有廣泛應用,正確的選擇需要對其進行詳細的了解。
     
    1 工作原理和結構的的區別
    1.1  工作原理的區別
            熱電偶是由兩根不同的導體或半導體材料焊接或絞接而成,分為熱端和自由端,熱端插入需要測溫的設備中,冷端置于設備的外面,如果兩端所處的溫度不同則在熱電偶回路中便會產生熱電勢,由于熱電勢是被測溫度的函數,測得電動勢的數值后,便可換算成溫度值。熱電阻是根據導體的電阻值會隨著溫度的變化而變化的性質,將電阻的變化轉換為電信號,從而進行溫度測量的。
     
    1.2  結構的區別
            普通的熱電偶通常由熱電極、絕緣材料和電偶保護套管以及接線盒等構成。熱電偶一般采用帶孔的耐高溫陶瓷管作為絕緣材料,熱電極從耐高溫陶瓷管孔中引出。保護套管的材料需具備耐腐蝕、耐高溫、機械強度高、氣密性好、熱導率高等性能主要有金屬、非金屬、金屬陶瓷3類,目前最常用保護套管是不銹鋼的,適宜在900℃以下的工況條件。熱電阻最主要的部分是電阻體加上絕緣套管、保護套管以及接線盒等部件,將電阻絲纏繞在石英、陶瓷或塑料等絕緣骨架上,再套上保護套管,并在熱電阻絲與套管中間填充導熱材料。
     
    2 熱電偶的分類及其特點
            標準熱電偶是指國家標準中規定了熱電偶熱電勢與溫度的關系,有統一標準分度表,允許存在一定誤差的熱電偶。非標準熱電偶一般沒有統一的分度表,主要用于測量一些特殊的場合,使用范圍和數量級比標準熱電偶要小,組成熱電偶的熱電極必須牢固的焊接在一起,兩個熱電極之間應有比較好的絕緣,防止發生短路 ;補償導線與熱電偶自由端的連接要牢固可靠,保護套管要保證熱電極與外界的介質充分隔離,以保證熱電偶可靠、穩定地工作。
     
    3 熱電阻的分類及其特點
    3.1  根據熱電阻的組成結構分類
            普通型熱電阻 :根據熱電阻的測溫原理可知,被測量的溫度變化是直接通過電阻值的變化來反映的,所以,熱電阻引出的各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來不良影響。需要消除引線電阻帶來的影響,通常熱電阻采用三線制或四線制進行補償。
     
            鎧裝型熱電阻 :與鎧裝熱電偶類似,同樣由感溫元件、引線、絕緣材料和不銹鋼套管組合而成,外徑一般在φ2-φ8mm之間,相比普通型熱電阻具有體積小、易安裝、抗沖擊、能彎曲并且使用壽命也更長。
     
            端面熱電阻 :端面熱電阻的感溫元件是經過特殊處理的電阻絲繞制的,緊貼在溫度計端面。它與一般的熱電阻相比,能夠更加快速準確的反映出被測端面的實際溫度,適用于軸瓦等端面的溫度測量。
     
            防爆熱電阻 :防爆熱電阻的接線盒結構特殊,可以把火花或電弧等影響而發生的爆炸、閃火控制在接線盒內,保證生產現場會產生明火,防爆型熱電阻適用于含有易燃、易爆等化學氣體、蒸氣的場所。
     
    3.2  根據熱電偶的材質分類
            鉑電阻 :鉑的電阻率較大,電阻和溫度的關系呈非線性,鉑電阻的測溫范圍廣、測量精度高、材料容易提純、復現性也很好 ;惡劣和高溫條件下其物理和化學性質都很穩定?,F在工業用鉑電阻分度號有Pt100和Pt10,其中Pt10是用粗的鉑絲制成的,適用于600℃以上的溫度測量。在0℃時,Ptl00的電阻值為100Ω,而Ptl0的在0℃電阻值為10Ω,所以Pt100也更為常用 ;鉑電阻測溫范圍一般在-200℃~ 850℃。之間,超過550℃以上的高溫只適合在氧化氣氛中使用。真空和還原氣氛將導致電阻值迅速漂移。銅電阻 :銅電阻的電阻值與溫度幾乎呈線性關系,銅電阻材料易提純、價格低、電阻率僅為鉑的1/2而體積較大、熱響應慢。銅在超過250℃的溫度環境下易于氧化,所以工業用銅熱電阻一般其工作溫度范圍在-40℃~ 120℃之間。半導體熱敏電阻:適用于測溫要求不高的場合,一般用在-50—350℃左右的低溫段范圍,在工業化國家采用半導體熱敏元件制成的溫度傳感器大量用在各種溫度測量和溫度補償及家電、汽車等要求不高的溫度控制。我國的熱電偶和熱電阻全部按I EC國際標準生產,并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶做為統一設計型熱電偶。
     
    4  實際應用領域的區別
            熱電偶是熱電動勢(電壓)隨溫度變化而變化的元件,熱電阻是電阻隨溫度變化而變化的元件,通常熱電偶用在高溫環境中,而熱電阻通常用在低溫的環境中。如果測量的溫差超過了500℃,熱電阻的阻值會非常大,這會直接影響溫度測量的結果,甚至出現不能顯示測量結果的情況。而熱電偶是利用熱電動勢(電壓)隨溫度的變化而變化進行測量的,測量的溫度越高原子中的電子運動越激烈,電勢反應就越靈敏。其次,熱電偶需要補償導線,熱電阻不需要補償導線,熱電阻的價格相對熱電偶也更低。
     
    5 結語
            溫度是工業生產中十分重要的的基礎參數控制指標,測量的主要任務是對各種熱力生產中的溫度實施檢測,針對熱電偶和熱電阻的本質區別合理選用使得生產工藝人員可以及時掌握設備運行狀態,以確保設備能夠安全、穩定以及經濟地運行
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