热电偶温度计是以什么为基础的测温仪表「温度仪表」

今天带来热电偶温度计是以什么为基础的测温仪表「温度仪表」，关于热电偶温度计是以什么为基础的测温仪表「温度仪表」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特征来间接测量，而用来度量物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

华氏温标（°F）规定：在标准大气压下，冰的融点为32°F，水的沸点为212°F，中间划分180等份，每等份为华氏1度，符号为°F。

摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的融点为0℃，水的沸点为100℃，中间划分100等份，每等份为摄氏1度，符号为℃。

摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系：

t=5/9（tF-32）℃

热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对温度，记符号为K。

国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且精度高，使用方便。目前国际上通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标—1975年修订版》，记为：IPTS-68(Rev-75)。但由于IPTS-68温标存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标——ITS-90，ITS-90温标代替IPTS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。

国际温标ITS-90定义国际开尔文温度（符号为T90）和国际摄氏温度（符号为t90）。T90和t90之间的关系如下：

t90/℃=T90/K-273.15

温度测量仪表的分类

温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温时通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度也一般比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响，其测量误差较大。

热电偶是工业上常用的温度检测元件之一。其优点是：

① 测量精度高，因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响；

② 测量范围广，常用的热电偶从-50～1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃，最高可达2800℃；

③ 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。

图1热电偶工作原理图

当导体A和B的两个节点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

如图1所示，热电偶的一段A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介质中，称为工作端；另一端称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。

热电偶两端的热电势差可以用下式表示：

Et=eAB（t）-eAB（t0）

式中 Et——热电偶的热电势；

eAB（t）——温度为t时工作端的热电势；

eAB（t0）——温度为t0时自由端的热电势；

热电偶的种类及结构形式

（1）热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了热电势与温度的关系、允许误差，并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表供选择。非标准热电偶在使用范围或数量上均不及标准热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

（2）热电偶的结构形式：

为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

a、组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

b、两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

c、补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

d、保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式：

①普通型热电偶 普通型热电偶是应用最多的，主要用来测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。根据测温范围及环境的不同，所用的热电偶电极和保护套管的材料也不同，但因使用条件基本类似，所以这类热电偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接和法兰连接两种。

②铠装热电偶 铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、绝缘材料和金属保护管三者结合，经拉制而成一个坚实的整体。铠装热电偶有单支和双支之分，其测量端有露头型、接壳型和绝缘型3种基本形式。铠装热电偶的参比端（接线盒）形式有简易式、防水式、防溅式、接插式和小接线盒等。

铠装热电偶具有体积小、精度高、动态响应快、耐振动、耐冲击、机械强度高、可挠性好、便于安装等优点，已广泛应用在航空、原子能、电力、冶金和石油化工等部门。

③表面热电偶 表面热电偶主要用来测量圆弧形表面温度。它的测温结构分为凸形、弓形和针形。

热电偶的冷端补偿

理论上测量是以冷端在零度为标准测量的，然而，通常测量时仪表是处于室温之下的，由于冷端不为零度，造成热电势差减小，使测量不准，出现错误。所做的补偿措施就是冷端温度补偿。

热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。

热电偶的冷端补偿通常采用在冷端串联一个由热电阻构成的电桥。电桥的三个桥臂为标准电阻，另外有一个桥臂由（铜）热电阻构成。当冷端温度变化（比如升高），热电偶产生的热电势也将变化（减小），而此时串联电桥中的热电阻值也将变化并使电桥两端的电压也发生变化（升高）。如果参数选择得好且接线正确，电桥产生的电压正好与热电势随温度变化而变化的量相等，整个热电偶测量回路的总输出电压（电势）正好真实反映了所测量的温度值。

一体化热电偶温度变送器

一体化热电偶温度变送器是国内新一代超小型温度检测仪表。它主要由热电偶和热电偶温度变送器模块组成，可用以对各种液体、气体、固体的温度进行检测，应用于温度的自动检测、控制的各个领域，也适用于各种仪器仪表以及计算机系统的配套使用。

一体化温度变送器的特点是将传感器（热电偶）与变送器综合为一体。变送器的作用是对传感器输出的温度变化信号进行处理，转换成相应的标准统一信号输出，送到显示、运算、控制等单元，以实现生产过程的自动检测和控制。

一体化热电偶温度变送器的变送模块，对热电偶输出的热电势经滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换等电路处理后，变换成与温度成线性关系的4～20mA标准电流信号输出。

一体化热电偶温度变送器的变送单元置于热电偶的接线盒里，取代接线座。变送器模块采用全密封结构，用环氧树脂浇注，具有抗震动、防腐蚀、防潮湿、耐温性能好的特点，可用于恶劣的环境。

热电阻

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准温度计。在IPTS-68中规定-259.34～630.74℃温域内以铂热电阻温度计作为基准仪。

热电阻测温原理

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铟、镍、锰和铑等材料制造热电阻。

（1）铂热电阻的温度特性 在0～850℃范围内：

Rt=Ro（1 At Bt2）

在-200～0℃范围内： Rt=Ro[1 At Bt2 C(t-100)t3]

式中A、B、C的系数各为： A=3.90802×10-3℃-1

B=-5.802×10-7 ℃-2

C=-4.27350×10-12 ℃-4

(2) 铜热电阻的温度特性 在-50～150℃范围内：

Rt=Ro(1 At Bt2 Ct3)

A=4.28899×10-3 ℃-1 B=-2.133×10-7 ℃-2 C=1.233×10-9 ℃-3

热电阻的结构

（1）普通型热电阻 从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化时直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响，一般采用三线制或四线制。

（2）铠装热电阻 铠装热电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体。与普通热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空隙，热惯性小，测量滞后小；②力学性能好，耐震，抗冲击；③能弯曲，便于安装；④使用寿命长。

（3）端面热电阻 端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与仪表轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量滑动轴承和其他机件的端面温度。

（4）隔爆型热电阻 隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体，局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸。隔爆型热电阻可用于B1a～B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

（5）一体化热电阻温度变送器 一体化如电子温度变送器与一体化热电偶温度变送器一样，将热电阻与变送器融为一体，把温度值经热电阻检测后，转换成4～20mA DCde 标准信号输出。其原理同样经过转换、滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换等电路输出。