測溫元件的常見類型與應(yīng)用

胡詩文

（成都石室中學（北湖校區(qū)）610052）

測溫元件的常見類型與應(yīng)用

胡詩文

（成都石室中學（北湖校區(qū)）610052）

測溫元件在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)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(yīng)用進行分析。

測溫元件；常見類型；應(yīng)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(yè)生產(chǎn)中起著不可忽視的作用。隨著科技的發(fā)展，測溫元件的出現(xiàn)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(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)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(shù)，在許多物理現(xiàn)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(nèi)才能確保實驗和物理現(xiàn)象的正常進行。所以溫度的測量一直是保證產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)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(xiàn)熱傳遞以及物質(zhì)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(xiàn)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(yīng)用進行描述，讓讀者加以了解。

2 熱電偶的原理與應(yīng)用

2.1 熱電偶的原理和優(yōu)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(huán)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(chǎn)生電動式，根據(jù)制作材料的差異，產(chǎn)生電動勢的大小也有所區(qū)別。根據(jù)溫度差形成電動勢差，產(chǎn)生微弱的電流，最終實現(xiàn)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(xiàn)中間介質(zhì)傳遞溫度產(chǎn)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(jié)構(gòu)和應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)隔離等等。熱電偶的應(yīng)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(jié)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(wěn)定的區(qū)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(xiàn)短路。

2.3 熱電阻的應(yīng)用原理

根據(jù)物理學研究，金屬的電阻值會隨著溫度的變化產(chǎn)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(zhì)層的平均溫度。它有著測量精度高、性能穩(wěn)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(jié)構(gòu)特點和應(yīng)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(gòu)成。它的特性十分優(yōu)異，體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱響應(yīng)時間快，測量滯后??；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(yīng)用

熱電阻是工業(yè)中常用的溫度檢測器，有著性能穩(wěn)定、測量精度高的優(yōu)勢，其中精度最高的就是鉑熱電阻，不僅應(yīng)用在工業(yè)測溫中，也被制作為基準儀。熱電阻多采用純技術(shù)材料制作而成，應(yīng)用最多的就是鉑與銅，目前，鎳、錳、銠等材料也開始應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla～B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。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。由于熱電偶的靈敏度與材料的粗細無關(guān)，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。

4 結(jié)語

對于測溫元件的維護工作時，時常會發(fā)現(xiàn)測量儀器的讀數(shù)不穩(wěn)定或者指示值低的情況，遇到這種情況，我們應(yīng)該對測量元件進行拆卸，檢查保護管內(nèi)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(xiàn)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(fā)展主要是以開發(fā)新型測溫元件以及強化現(xiàn)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(fā)工作，盡快實現(xiàn)測溫元件的現(xiàn)代化水平，推動行業(yè)發(fā)展。

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1004-7344（2016）30-0294-01

2016-10-2