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      合理選擇熱電偶和熱電阻使生產工藝人員能夠及時掌握設備狀態

      來源:發表時間:2018-09-07

          熱電偶和熱電阻是最常用的溫度傳感器。本文從熱電偶和熱電阻的工作原理,結構,分類和應用領域等方面對其進行了比較和分析,并簡要介紹了熱電偶和熱電阻的應用。


          溫度是冶金和化學工業等工業生產中的重要熱力參數。它在生產控制中發揮著重要作用。為了有效和準確地測量溫度,必須根據溫度測量點的特性和要求選擇溫度傳感器。盡管熱電偶和熱電阻在溫度測量方面存在延遲,但它們簡單,可靠并且具有高測量精度。它們廣泛用于工業生產。正確的選擇需要詳細了解它們。


          1.工作原理與結構

          工作原理的區別

          熱電偶由兩種不同的導體或半導體材料制成,焊接或鉸接成熱端和自由端。將熱端插入需要測量溫度的設備中,如果兩端都位于冷端,則將冷端置于設備外部。不同的溫度將在熱電偶電路中產生熱電勢。因為熱電勢是測量溫度的函數,所以電動勢的值可以轉換成溫度值。



          熱電阻基于導體的電阻隨溫度變化并將電阻的變化轉換為用于溫度測量的電信號的性質。


          2.結構上的差異

          普通熱電偶通常由熱電極,絕緣材料,電流保護套管,接線盒等構成。熱電偶一般使用穿孔的高溫陶瓷管作為絕緣材料,熱電極從耐高溫陶瓷管的孔中拉出。保護套管材料需要具有耐腐蝕性,耐高溫性,高機械強度,良好的氣密性,高導熱性,如金屬,非金屬和金屬陶瓷。最常用的保護套是1Cr18Ni9Ti不銹鋼。工作條件低于900°C。

          熱電阻的主要部分是電阻體加絕緣套管,保護套管,接線盒和其他部件。電阻絲纏繞在石英,陶瓷或塑料的絕緣框架上,保護套放在熱阻上。導線和套管填充有導熱材料。



          熱電偶的分類和特性標準

          熱電偶是指熱電熱電勢與國家標準規定的溫度之間的關系。有一個統一的標準索引表,允許熱電偶有一定的錯誤。

          非標準熱電偶通常沒有統一的分度臺。它們主要用于衡量某些特殊場合。使用范圍和幅度小于標準熱電偶。組成熱電偶的熱電偶必須牢固地焊接在一起。它們之間應該有更好的絕緣,以防止短路; 補償導線與熱電偶自由端之間的連接應牢固可靠,保護套必須保證導熱電極與外部介質完全隔離,以確保熱電偶可靠穩定運行。


          3.耐熱性分類及特點

        (1)根據耐熱性成分結構分類

          普通熱電阻:根據熱電阻溫度測量原理,測得的溫度變化直接反映在電阻值的變化上。因此,由熱阻引起的各種引線的電阻變化將對溫度測量產生不利影響。。需要消除引線電阻的影響,通常使用三線或四線補償熱阻。

          鎧裝熱電阻:類似于鎧裝熱電偶,它還由溫度傳感元件,引線,絕緣材料和不銹鋼襯套組成。外徑通常在φ2-φ8mm之間,小于普通型。易于安裝,抗沖擊,可彎曲,使用壽命更長。

          端面熱電阻:端面熱電阻的溫度傳感元件采用經過特殊處理的電阻絲纏繞,并緊密貼在溫度計的端面上。與一般熱阻相比,它能更快,更準確地反映被測端面的實際溫度,適用于軸承套等端面的溫度測量。

          防爆熱電阻:防爆熱電阻接線盒結構特殊。它可以控制接線盒中火花或電弧引起的爆炸和閃火,確保生產現場的明火。防爆熱電阻適用于含有易燃,爆炸性和其他化學氣體和蒸汽。


        (2)根據熱電阻材料分類

          鉑熱電阻:鉑具有較大的電阻率,電阻與溫度之間的關系是非線性的。鉑熱電阻具有廣泛的溫度測量,高測量精度,易于材料純化和良好的重現性; 它的物理和化學性質非常穩定。工業鉑熱電阻等級為Pt100和Pt10。Pt10由粗鉑絲制成,適用于測量600°C以上的溫度。在0℃時,Ptl00的電阻值為100Ω,Ptl0在0℃時的電阻值為10Ω,因此Pt100也更常用; 鉑熱電阻溫度測量范圍通常為-200°C至850°C。在高于550°C的溫度之間僅適用于氧化氣氛。

          銅熱電阻:銅熱電阻的電阻值幾乎與溫度成線性關系。銅熱電阻材料易于凈化,價格低,電阻率僅為鉑的1/2,體積大,熱響應慢。銅在超過250°C的溫度下容易被氧化,因此工業銅熱電阻通常在-40°C至120°C的溫度范圍內工作。

          半導體熱電阻:適用于低溫要求的場合,一般用于-50~350°C的低溫范圍,在工業化國家,使用半導體溫度傳感器制成的大量溫度傳感器用于各種溫度測量和溫度補償和苛刻的溫度控制,如家用電器和汽車。


          4.實際應用的區別

          熱電偶是熱電動勢(電壓)隨溫度變化的部件。熱電阻是電阻隨溫度變化的元件。熱電偶通常在高溫環境中使用,并且熱電阻通常在低溫環境中使用。如果測量的溫差超過500°C,熱電阻的電阻將非常大,即使無法顯示測量結果,也會直接影響溫度測量結果。熱電偶通過隨溫度變化的熱電動勢(電壓)的變化來測量。測得的溫度越高,原子中電子的運動越強烈,電位響應越敏感。第二,熱電偶需要補償電線。熱電阻不需要補償導線。熱電阻的價格也低于熱電偶的價格。


          中國的熱電偶和熱電阻均按IEC國際標準生產,并指定為S,B,E,K,R,J,T七種標準化熱電偶作為統一設計的熱電偶。


          溫度是工業生產中非常重要的基本參數控制指標。溫度測量的主要任務是在各種熱量產生中進行溫度檢測。合理選擇熱電偶和熱電阻之間的本質區別,使生產工藝人員能夠及時掌握設備。運行狀態,確保設備安全,穩定,經濟。


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