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熱電偶溫度傳感器原理：溫度傳感器
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溫度傳感器
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本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項目
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。
溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
中文名
溫度傳感器
外文名
temperature transducer
開始時間
17世紀(jì)初
主要類型
熱電偶、熱敏電阻等
目錄
1
主要分類
?
接觸式
?
非接觸式
2
工作原理
?
電阻傳感
?
熱電偶傳感
3
挑選方法
4
選用注意
5
檢定裝置
6
安裝使用
7
發(fā)展?fàn)顩r
8
主要用途
9
應(yīng)用領(lǐng)域
溫度傳感器主要分類
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語音
溫度傳感器接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。
溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內(nèi)，溫度計也可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運動體、小目標(biāo)或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著低溫技術(shù)在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學(xué)溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉取５蜏販囟扔嬕蟾袦卦w積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。
溫度傳感器非接觸式
它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。
最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫方法只能測出對應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。如欲測定物體的真實溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測量。在自動化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測量是相當(dāng)困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實測溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測表面的真實溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實溫度。
非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，輻射測溫 逐漸由可見光向紅外線擴(kuò)展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。
溫度傳感器工作原理
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語音
金屬膨脹原理設(shè)計的傳感器金屬在環(huán)境溫度變化后會產(chǎn)生一個相應(yīng)的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應(yīng)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。雙金屬片式傳感器
溫度傳感器
雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。雙金屬桿和金屬管傳感器隨著溫度升高，金屬管（材料A）長度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進(jìn)行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。液體和氣體的變形曲線設(shè)計的傳感器在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化。多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化，這樣產(chǎn)生位置的變化輸出（電位計、感應(yīng)偏差、擋流板等等）。
溫度傳感器電阻傳感
金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。對于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。電阻共有兩種變化類型正溫度系數(shù)溫度升高=阻值增加溫度降低=阻值減少負(fù)溫度系數(shù)溫度升高=阻值減少
熱電阻
溫度降低=阻值增加
溫度傳感器熱電偶傳感
熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間。
[1]
熱電偶
由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。
溫度傳感器挑選方法
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語音
如果要進(jìn)行可靠的溫度測量，首先就需要選擇正確的溫度儀表，也就是溫度傳感器。其中熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻(RTD)和溫度IC都是測試中最常用的溫度傳感器。以下是對熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點介紹。1、熱電偶
熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境，而且結(jié)實、價低，無需供電，也是最便宜的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成，當(dāng)熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差。可用測量的電勢差來計算溫度。不過，電壓和溫度間是非線性關(guān)系，溫度由于電壓和溫度是非線性關(guān)系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測量，并利用測試設(shè)備軟件或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx)。AgilentA和A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測量了運算能力。簡而言之，熱電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱電偶并不適合高精度的的測量和應(yīng)用。2、熱敏電阻
溫度傳感器（圖6）
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料， 大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可測溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優(yōu)點，它能很快穩(wěn)定，不會造成熱負(fù)載。不過也因此很不結(jié)實，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致永久性的損壞。通過對兩種溫度儀表的介紹，希望對大家工作學(xué)習(xí)有所幫助。
溫度傳感器選用注意
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溫度傳感器（圖7）
1、被測對象的溫度是否需記錄、報警和自動控制，是否需要遠(yuǎn)距離測量和傳送；2、測溫范圍的大小和精度要求；3、測溫元件大小是否適當(dāng)；4、在被測對象溫度隨時間變化的場合，測溫元件的滯后能否適應(yīng)測溫要求；5、被測對象的環(huán)境條件對測溫元件是否有損害；6、價格如保，使用是否方便。
溫度傳感器檢定裝置
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語音
溫度傳感器檢定規(guī)程：
溫度傳感器（圖8）
1、《JJG229-2010工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》2、《JJG833-2007標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠10-鉑熱電偶檢定規(guī)程》3、《JJG141-2000工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》4、《JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》5、《JJG368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程》溫度傳感器檢定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)及指標(biāo)：1、測量準(zhǔn)確度：0.01級;分辨率0.1uV和0.1mΩ；2、掃描開關(guān)寄生電勢：≤0.4μV；
溫度傳感器（圖9）
3、溫度范圍： 水槽：(室溫+5~95)℃ 油槽：(95 ~ 300)℃ 低溫恒溫槽：(-80 ~ 100)℃ 高溫爐：(300~1200)℃；4、控溫穩(wěn)定度：優(yōu)于0.01℃/10min(油槽、水槽、低溫恒溫槽);0.2℃/min(管式檢定爐)；5、總不確定度：熱電偶檢定，測量不確定度優(yōu)于0.7℃，重復(fù)性誤差<0.25℃;熱電阻檢定測量不確定度優(yōu)于50mk，重復(fù)性誤差<10mk；6、檢定數(shù)量：一次可同時檢熱電偶(1-8)支，一次可同時檢同線制熱電阻(1-7)支；7、工作電源：AC220V±10%，50Hz，并有良好保護(hù)接地；8、高溫爐功率：約2KW；9、恒溫槽功率：約2KW；10、微機(jī)測控系統(tǒng)功率：<500。溫度傳感器檢定裝置功能和特點：1、檢定K、E、J、N、B、S、R、T等多種型號的工作用熱電偶；
溫度傳感器（圖10）
2、檢定Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻，玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計；3、多路低電勢自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，寄生電勢≤0.4μV；4、控制1-4臺高溫爐；5、溫場測試：可進(jìn)行檢定爐、油槽、水槽、低溫恒溫槽的溫場測試；6、線制轉(zhuǎn)換：可進(jìn)行二線制、三線制、四線制電阻檢定；7、軟件具有比對實驗、重復(fù)性實驗、溫場實驗等相關(guān)實驗功能；8、在Windows2000/XP以上平臺，全中文界面，標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng)，方便快捷。可實現(xiàn)：1）設(shè)備自檢、查線；2）屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV；3）檢測數(shù)據(jù)自動采集；4）自動生成符合要求的檢定記錄；5）自動保存檢定結(jié)果，且不可人工更改；6）查詢各種熱電偶、熱電阻分度表及其它幫助；7）熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數(shù)據(jù)、控溫曲線查詢 統(tǒng)計及計量的智能化管理功能。
溫度傳感器安裝使用
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溫度傳感器在安裝和使用時，應(yīng)當(dāng)注意以下事項方可保證最佳測量效果：1、安裝不當(dāng)引入的誤差
溫度傳感器（圖11）
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度等，換句話說，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8～10倍;熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準(zhǔn)確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃;熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場，所以不應(yīng)把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了，保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴(yán)重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達(dá)上百度。3、熱惰性引入的誤差
溫度傳感器（圖12）
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進(jìn)行快速測量時這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時，甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。為了準(zhǔn)確的測量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時間常數(shù)小的熱電偶。時間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時校正及更換。4、熱阻誤差高溫時，如保護(hù)管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔，以減小誤差。
溫度傳感器發(fā)展?fàn)顩r
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溫度傳感器（圖13）
近年來，我國工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長，帶動了傳感器市場的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而可以進(jìn)行溫度精確測量與自動控制的半導(dǎo)體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測量與控制、溫度補(bǔ)償、流速、流量和風(fēng)速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來汽車電子、消費電子行業(yè)的快速增長帶動了我國溫度傳感器需求的快速增長。
溫度傳感器主要用途
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溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個很重要而普遍的測量參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位，約占50%。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新型溫度傳感器還會不斷涌現(xiàn)。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用。溫度傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測介質(zhì)保持熱接觸，使兩者進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測介質(zhì)接觸，而是通過被測介質(zhì)的熱輻射或?qū)α鱾鞯綔囟葌鞲衅鳎赃_(dá)到測溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這種測溫方法的主要特點是可以測量運動狀態(tài)物質(zhì)的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉(zhuǎn)著的水泥窯的溫度）及熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布）。
溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域
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溫度傳感器
[2]
是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼 開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不 加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度 也各不相同。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)B
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參考資料
1.
傳感器設(shè)計原理
．西伯爾[引用日期2013-10-24]
2.
溫度傳感器在傳感器中的應(yīng)用
．溫度傳感器[引用日期2013-06-07]
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熱電偶傳感器
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熱電偶傳感器是工業(yè)中使用最為普遍的接觸式測溫裝置。這是因為熱電偶具有性能穩(wěn)定、測溫范圍大、信號可以遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c，并且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。熱電偶能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)換為電信號，并且輸出直流電壓信號，使得顯示、記錄和傳輸都很容易。
[1]
中文名
熱電偶傳感器
類 型
感溫元件
特 點
裝配簡單，更換方便
結(jié)構(gòu)要求
兩個熱電極的焊接必須牢固
目錄
1
基本介紹
2
熱電偶
3
特點
4
構(gòu)造
5
工作原理
6
分類
7
選型標(biāo)準(zhǔn)
熱電偶傳感器基本介紹
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熱電偶是一種感溫元件，是一種儀表。它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號, 通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。
[2]
在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶
熱電偶傳感器
測溫時，可接入測量儀表， 測得熱電動勢后，即可知道被測介質(zhì)的溫度。
熱電偶傳感器熱電偶
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熱電偶測量溫度時要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。附：熱電偶冷端補(bǔ)償計算方法：從毫伏到溫度：測量冷端溫度，換算為對應(yīng)毫伏值，與熱電偶的毫伏值相加，換算出溫度。 從溫度到毫伏：測量出實際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減後得出毫伏值，即得溫度
熱電偶傳感器特點
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◆裝配簡單，更換方便◆壓簧式感溫元件，抗震性能好◆測量范圍大（－200℃～1300℃,特殊情況下－270℃～2800℃）◆ 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好◆ 耐高溫可達(dá)2800度
熱電偶傳感器構(gòu)造
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熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；②兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
熱電偶傳感器工作原理
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兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)兩個接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就 是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。 熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個問題： 1：熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數(shù)； 2 ：熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；3：當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
熱電偶傳感器分類
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常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。常用熱電偶型號 熱電偶分度號熱電極材料 使用溫度（ ℃）S 鉑銠合金（銠含量10 %） 純鉑 0-1600R 鉑銠合金（銠含量13 %） 純鉑 0-1600B 鉑銠合金（銠含量30%） 鉑銠合金（銠含量6% ） 0-1800K 鎳鉻鎳硅 0-1300T 純銅 銅鎳 0-350J 鐵 銅鎳 0-+500N 鎳鉻硅 鎳硅 0-+800E 鎳鉻 銅鎳 0-600熱電偶的種類: 裝配熱電偶，鎧裝熱電偶，端面熱電偶，壓簧固定熱電偶，高溫?zé)犭娕迹K銠熱電偶，防腐熱電偶，耐磨熱電偶，高壓熱電偶，特殊熱電偶，手持式熱電偶，微型熱電偶，貴金屬熱電偶 ,快速熱電偶,鎢錸熱電偶，單芯鎧裝熱電偶等等。從理論上講，任何兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）都可以配制成熱電偶，但是作為實用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是：（1）、在測溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化或腐蝕；（2）、 電阻溫度系數(shù)小，導(dǎo)電率高，比熱小；（3）、測溫中產(chǎn)生熱電勢要大，并且熱電勢與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數(shù)關(guān)系；（4）、材料復(fù)制性好，機(jī)械強(qiáng)度高，制造工藝簡單，價格便宜。
熱電偶傳感器選型標(biāo)準(zhǔn)
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選擇熱電偶要根據(jù)使用溫度范圍、所需精度、使用氣氛、測定對象的性能、響應(yīng)時間和經(jīng)濟(jì)效益等綜合考慮。1、測量精度和溫度測量范圍的選擇使用溫度在1300~1800℃，要求精度又比較高時，一般選用B型熱電偶；要求精度不高，氣氛又允許可用鎢錸熱電偶，高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶；使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶；在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶，低于400℃一般用E型熱電偶；250℃下以及負(fù)溫測量一般用T型電偶，在低溫時T型熱電偶穩(wěn)定而且精度高。2、使用氣氛的選擇S型、B型、K型熱電偶適合于強(qiáng)的氧化和弱的還原氣氛中使用，J型和T型熱電偶適合于弱氧化和還原氣氛，若使用氣密性比較好的保護(hù)管，對氣氛的要求就不太嚴(yán)格。3、耐久性及熱響應(yīng)性的選擇線徑大的熱電偶耐久性好，但響應(yīng)較慢一些，對于熱容量大的熱電偶，響應(yīng)就慢，測量梯度大的溫度時，在溫度控制的情況下，控溫就差。要求響應(yīng)時間快又要求有一定的耐久性，選擇鎧裝偶比較合適。4、測量對象的性質(zhì)和狀態(tài)對熱電偶的選擇運動物體、振動物體、高壓容器的測溫要求機(jī)械強(qiáng)度高，有化學(xué)污染的氣氛要求有保護(hù)管，有電氣干擾的情況下要求絕緣比較高。選型流程：型號--分度號—防爆等級—精度等級—安裝固定形式—保護(hù)管材質(zhì)—長度或插入深度產(chǎn)品選型及訂貨須知：1、在選用及訂貨時，請注明：2 產(chǎn)品型號2 分度號2 保護(hù)管材料及直徑2 保護(hù)管總長L及置入深度I2 固定裝置型式2 產(chǎn)品實際測量范圍2、螺紋式固定裝置型式在訂貨時不標(biāo)注均為固定外螺紋M27×2，（其余螺紋固定型式均需注明）3、因用戶特殊需要而與上述產(chǎn)品型號不符者，需要專門制造的產(chǎn)品，請注明您的特殊技術(shù)要求，來（或函）與我公司有關(guān)責(zé)任部門聯(lián)系特殊訂貨。熱電偶傳感器冷端的溫度補(bǔ)償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
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參考資料
1.
祝詩平．傳感器與檢測技術(shù)：北京大學(xué)出版社，中國林業(yè)出版社，2006年
2.
林德杰．化工儀表及自動化：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.8
描述
熱電偶溫度傳感器屬于接觸式溫度傳感器，也是一種熱電型溫度傳感器。將物理量溫度轉(zhuǎn)換為電勢信號，此信號比較微弱屬于毫伏級電勢信號。最后要配溫控儀表或變送器才能實現(xiàn)溫度測量及溫度信號轉(zhuǎn)換。其原理很簡單，基本原理是熱電效應(yīng)。把兩種不同材料的導(dǎo)體首尾相連，只要兩個節(jié)點的溫度不同，在此回路中即可產(chǎn)生熱電勢，則形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。
一支成型的熱電偶，它只焊接了一個節(jié)點，也就是其工作端或測量端，也稱為熱端。未焊接的一端也就是其接線處，稱之為自由端或參考端，也稱為冷端。因此。只要熱端與冷端之間溫差越大，其輸出的熱電勢越大，將數(shù)字萬用表串聯(lián)在回路中，就能明顯看到電勢在不斷的變化。
上面說到其用到兩種不同材料的導(dǎo)體首尾相連，當(dāng)兩種導(dǎo)體接觸時，導(dǎo)體內(nèi)的電子會電子會擴(kuò)散。又因為導(dǎo)體內(nèi)的自由電子密度不同，所以導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度高的會向電子密度低的導(dǎo)體擴(kuò)散。于是，導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度高的失去電子而帶正電位，得到擴(kuò)散過來的自由電子導(dǎo)體而帶負(fù)電位。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動態(tài)平衡時，在回路中就有電位差形成，也就是接觸電動勢。由此可知，當(dāng)工作端的溫度越高，導(dǎo)體內(nèi)自由電子擴(kuò)散會越劇烈，達(dá)到新的動態(tài)平衡時回路中的電位差也越高。總得來說，熱電偶的總電動勢不僅與導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度有關(guān)，還與兩個節(jié)點的溫度有關(guān)，而導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度又取決于導(dǎo)體材料的特性。
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