測溫元件的常見類型與應用

胡詩文

（成都石室中學（北湖校區）610052）

測溫元件的常見類型與應用

胡詩文

（成都石室中學（北湖校區）610052）

測溫元件在工業中有著廣泛的應用，常用的測溫元件包括熱電偶與熱電阻兩種類型，其特點與性能各有不同。本文主要針對熱電偶與熱電阻的測溫性能與應用進行分析。

測溫元件；常見類型；應用

溫度作為衡量事物冷熱標準的物理量，一直在科學研究和工業生產中起著不可忽視的作用。隨著科技的發展，測溫元件的出現使得測量溫度變得更加容易。筆者通過對測溫元件的研究，對其測溫原理進行詳細介紹，并且針對測溫元件在工業生產中的應用，分析測溫元件的選取和故障，探討保證測溫元件正常工作的策略。

1 測溫元件

溫度作為一個最常見的熱工參數，在許多物理現象和化學實驗當中都能夠看見它的身影，只有將溫度控制在一定范圍內才能確保實驗和物理現象的正常進行。所以溫度的測量一直是保證產品生產和質量的重要操作。溫度實際上是一個抽象概念，無法進行直接測量，只能借助物體之間的冷熱變化實現熱傳遞以及物質的在不同溫度下的特性進行測量。利用熱平衡原理，通過一個物體與被測物體的接觸來實現溫度的測量，當兩者之間的溫度相同時，通過對物體的溫度測量來確定被測物體的溫度。本文將著重對熱電偶、熱電阻等測溫元件的測溫原理和應用進行描述，讓讀者加以了解。

2 熱電偶的原理與應用

2.1 熱電偶的原理和優點

熱電偶是通過將兩種不同的材料（導體或者半導體）以焊接的方式連接起來，達到一個循環的完整，當兩種材料之間存在溫度變化時，這個完整的回路將會產生電動式，根據制作材料的差異，產生電動勢的大小也有所區別。根據溫度差形成電動勢差，產生微弱的電流，最終實現熱電偶測量溫度的目的。

以熱電偶作為測溫元件測量溫度，由于熱電偶自身組成一個整體，與被測物體直接接觸，因此，不會出現中間介質傳遞溫度產生損耗的狀況，測量準確度很高。而且熱電偶的制作材料可以自由選擇，能夠測量溫度范圍較大的物體。此外，熱電偶僅僅需要將兩種材料進行焊接，一般是金屬絲，不會因為大小和開頭造成限制，外部有保護套管，制作簡單，使用也十分方便。

2.2 熱電偶的結構和應用

市面上最常見的熱電偶可以分為標準和非標準兩大類，標準熱電偶一般標有S、B、E、K、R、J、T的分度號。熱電偶的制作要求要滿足，組成熱電偶的兩種材料必須焊接牢固，保證良好的絕緣性，避免出現短路，補償導線與熱電偶之間的連接要簡單可靠，外部要有保護套管實現隔離等等。熱電偶的應用過程中，由于制作材料昂貴，而測溫點與儀器之間的距離相對較遠，為了節約成本和材料，一般在測量過程中使用補償導線將熱電偶冷端延伸到溫度穩定的區域，然后在連接在一起，而且在測量過程中需要進行冷端補償。在選擇補償導線時，必須要選取與熱電偶型號相同、極性相同得導線，連接要牢固，絕緣性能要好，避免出現短路。

2.3 熱電阻的應用原理

根據物理學研究，金屬的電阻值會隨著溫度的變化產生變化，熱電阻測溫元件就是依照這一原理進行測量的。熱電阻的受熱部分是用細金屬絲纏繞在絕緣材料上，當被測物體有溫度差的時候，熱電阻元件測量的溫度是介質層的平均溫度。它有著測量精度高、性能穩定的特點。其中以鉑金制作的測量元件精度最高。

2.4 熱電阻的結構特點和應用

熱電阻測量元件一般是由電阻體、導線組成。鎧裝熱點則則是有由電阻金屬、絕緣材料、導線和套管構成。它的特性十分優異，體積小，內部無空氣隙，熱響應時間快，測量滯后小；機械性能好，耐震、抗壓強，易彎曲，安裝方便，使用時間長等等。熱電阻在正常使用過程中，由于導線中也是有電阻存在的，影響測量精度，因此需要采用三線制來削弱導線對測量的影響。想要提高熱電阻的測量準確度，可以使用四線制來降低線路對于測量的影響。熱電阻可以用于測量-200～600℃范圍的物體溫度，避免斷路。

3 熱電阻的應用

熱電阻是工業中常用的溫度檢測器，有著性能穩定、測量精度高的優勢，其中精度最高的就是鉑熱電阻，不僅應用在工業測溫中，也被制作為基準儀。熱電阻多采用純技術材料制作而成，應用最多的就是鉑與銅，目前，鎳、錳、銠等材料也開始應用到了熱電阻的制作中，各種材料的熱電阻性能不同。熱電阻的類型不同，結構也存在差異，精通型熱電阻主要采用三線制或者四線制，鎧裝熱電阻則由絕緣材料、引線、電阻體，不銹鋼套管組成，與普通熱電阻相比，該種熱電阻體積小、機械性能好、能彎曲、抗沖擊、使用壽命長。隔爆型熱電阻：通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla～B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。熱電偶傳感器有自己的優點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環境干擾信號的影響，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。由于熱電偶的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。

4 結語

對于測溫元件的維護工作時，時常會發現測量儀器的讀數不穩定或者指示值低的情況，遇到這種情況，我們應該對測量元件進行拆卸，檢查保護管內是否有灰塵、水汽、是否松動，而且可以使用萬用表測試元件是否出現短路、短路的情況，并且及時修復。目前對于測溫元件的研究還有待完善，未來的發展主要是以開發新型測溫元件以及強化現有測溫元件為主，這些都需要國家在這一方面加以扶持，推行政策鼓勵測溫元件的研發工作，盡快實現測溫元件的現代化水平，推動行業發展。

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1004-7344（2016）30-0294-01

2016-10-2