一、温度测量的基本概念

温度是表示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性来间接测量。用于测量物体温度值的标度称为温标。指定温度测量的起点（零点）和温度测量的基本单位。当今世界最常用的温标包括华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

华氏温标（oF）规定在标准大气压下，冰的熔点为32摄氏度，水的沸点为212摄氏度，并被分成180等份，每份1摄氏度。已经关了。

摄氏温度（）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点分为100等份，每份表示为1度。符号为C。

热力学温标，也称为开尔文温标或绝对温标，定义分子运动停止时的温度为绝对零，其符号为K。

二、温度测量仪表的分类

温度测量仪器根据测量温度的方法分为接触式和非接触式。接触式温度测量仪表相对简单、可靠、测量精度高，但要求感温元件与被测介质之间进行充分的热交换，因此需要一定的时间才能达到热平衡，出现温度滞后。同时，由于耐高温材料的限制，它不能用于非常高的温度测量。非接触式仪表测温不需要测温元件与测量介质接触，不受温度上限影响。虽然被测物体的温度场没有被破坏，但由于物体的发射率、测量距离以及烟雾、灰尘、水蒸气等外界因素的影响，响应速度一般都比较快。测量误差较大。

三、热电偶和热电阻

在接触式温度仪器中，热电偶和热电阻是业界最常用的温度传感元件。

(1)热电偶

1热电偶的特点如下：

测量精度高。热电偶与被测物体直接接触，因此不受中间介质的影响。

测量范围宽。常用的热电偶可以在-50 至+1600C 范围内连续测量，但一些专用热电偶可以测量低至-269C（金、铁、镍、铬等）和高达+ 的温度2800C（例如钨）。 -铼）。

- 结构简单，易于使用。热电偶通常由两种不同的金属线组成，外部带有保护套，因此它们不受尺寸或孔径的限制。

2.热电偶测量原理

热电偶是一种能将温度信号转换成热电势信号的温度传感元件，与电测装置配合可测量被测温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。在由两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路中，当A和B的两个结点处于不同的温度T和To时，回路中会产生热电势。这就是所谓的塞贝克效应。导体A 和B 称为热电极。温度较高的端（T〉）称为工作端（通常为焊接），温度较低的端（To〉）称为自由端（通常为恒温）。这是一对分度台。分度台。在自由端温度To=00的条件下可得。

如果将第三种金属材料连接到热电偶回路，只要材料的两个结点具有相同的温度，热电偶产生的热电势就不会改变。即，不受第三金属材料的影响。金属连接到环路。因此，在测量热电偶温度时，可以通过连接测量装置并测量热电势来得知测量介质的温度。

3、热电偶的种类和结构

(1)热电偶的种类

常用的热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是有国家标准规定了热电势与温度的关系及允许偏差，有统一的标准刻度，并配有适合选用的指示器的热电偶。非标准化热电偶在使用范围或尺寸方面并不优于标准化热电偶。一般没有统一的比例表，主要用于某些特殊情况下的测量。

(2)热电偶材料

理论上，任何两个导体都可以制成热电偶，但实际上并不是所有材料都可以制成热电偶，因此高温电极的材料必须满足以下要求：有。

· 热电偶材料在受温度影响时会产生高热电势。热电势和温度之间的关系最好是线性或接近线性的单值函数。

- 可以测量更高的温度，可在较宽的温度范围内使用，即使长期使用也具有稳定的物理、化学和热电性能。

· 材料要求电阻温度系数小、电阻率高、导电性好、热容小。

- 再现性好，易于批量生产和更换，易于创建统一的索引表。

· 机械性能优良，材质均匀。

——资源丰富、价格低廉。

(3)为了使热电偶可靠、稳定地工作，对热电偶的结构要求如下。

组成热电偶的两个高温电极必须焊接牢固。

两个高温电极必须相互绝缘良好，防止短路。

补偿导线与热电偶自由端的连接必须方便、可靠。

保护套必须能将热电极与有害介质完全隔离。

4、热电偶索引号

根据IEC国际标准制造的标准化热电偶。热电偶刻度号主要有S、R、B、N、K、E、J、T等。其中，S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉价金属热电偶。

S级具有较高的抗氧化性，需要在氧化和惰性气氛中连续使用。长期工作温度为1400，短期工作温度为1600。在所有热电偶中，S 标度的精度等级最高，通常用作标准热电偶。

R级型的排热电动势比S级型高约15%，其他特性几乎相同。

B标度数的热电动势在室温下极小，因此正常测量时不需要补偿线。长期工作温度1600，短期工作温度1800。它可以在氧化或中性气氛中使用，并可以在真空条件下短时间使用。

N牌号的特点是1300高温抗氧化能力强，热电动势长期稳定，短期热循环再现性好，耐核辐射和耐低温，可部分替代。 S级热电偶。

K级号的特点是抗氧化性强，需要在氧化和惰性气氛中连续使用。长期工作温度为1000，短期工作温度为1200。所有热电偶中应用最广泛的。

在常用的热电偶中，E级数具有最大的热电动势，这意味着它具有最高的灵敏度。工作温度为0 至800C，必须在氧化、惰性气氛中连续使用。

J索引号的特点是具有优异的耐久性，可用于氧化气氛（最高工作温度750）和还原气氛（最高工作温度950）。有效对抗H2和CO气体腐蚀，主要用于炼油和化学工业。

T 刻度数字在低成本金属热电偶中具有最高的精度，通常用于测量300C 以下的温度。

5、热电偶冷端温度补偿

热电偶材料一般比较昂贵（特别是使用贵金属时），而且测温点与设备之间的距离很长，因此为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿线。为了冷却热电偶，将一端（自由端）延伸到温度相对稳定的控制室并连接到设备端子。必须指出的是，热电偶补偿导线仅具有延伸热电极并将热电偶冷端移至控制室设备终端的作用。就其本身而言，不能排除冷端温度变化对温度测量的影响。没有补偿作用。因此，如果冷端温度t00，则应采用其他补偿方法来补偿对温度测量的影响。

使用热电偶补偿线时，必须注意确保型号匹配、极性错误，补偿线与热电偶连接端的温度不超过100。

· 冷端温度补偿器型号必须与热电偶型号相匹配，并在规定的温度范围内使用。

· 冷端温度补偿器与热电偶连接时，切勿接错极性。

· 根据补偿器的平衡点温度调整设备的起始点，使指针指示平衡点温度。

· 配备自动校正装置的显示装置未安装校正器。

- 补偿器必须定期检查和校准。

(2)热阻

热敏电阻是中低温范围内最常用的温度探测器。其主要特点是测量精度高、性能稳定。其中铂热电阻的测量精度最高，不仅广泛用于工业温度测量，而且还作为标准基准测量仪器。

1、热电阻测温原理及材料

热电阻利用金属导体和半导体的电阻随温度变化而变化的特性，通过将热敏电阻（温度传感器）的发热部分均匀地包裹在绝缘体制成的骨架上来测量温度。在基板上，或者通过激光溅射工艺在基板上。如果测量介质中存在温度梯度，则测得的温度将为感温元件范围内介质层的平均温度。热电阻主要由纯金属材料制成，其中最常用的是铂和铜，但钛、镍、锰和铑等其他材料也开始使用。

2.热敏电阻的结构

(1)外置式热敏电阻器外置式热敏电阻器是由感温元件(电阻元件)、引线、绝缘体、不锈钢外壳等组成的固体体，外径一般为2至8 毫米。 与普通热电阻相比，它具有以下优点：

· 尺寸紧凑，无内部空隙，热惯性导致的测量延迟最小。

· 优良的机械性能、抗振动、抗冲击性能。

- 易于安装，因为它可以弯曲。

· 持久。

(2)端面热敏电阻器端面热敏电阻器采用经过特殊处理的电阻丝作为温度传感器，紧贴在温度计的端面上。与一般轴向热敏电阻相比，能更准确、更快速地反映被测端面的实际温度，适合测量轴瓦等端面温度。

(3)防爆热敏电阻器防爆热敏电阻器可用于有爆炸危险区域的温度测量。 防爆热敏电阻采用特殊结构的接线盒，将火花、电弧引起的爆炸性气体混合物的爆炸限制在接线盒内，防止生产现场发生过度爆炸。

3、热电阻测温系统的配置

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表组成。热敏电阻器的温度测量原理表明，通过热敏电阻器阻值的变化来直接测量被测温度的变化。因此，引线等各种配线的电阻值发生变化。影响热电阻温度测量的连接线电阻变化主要包括：线长度的变化、线接头处接触电阻的变化、重新接线导致的电阻变化以及环境温度的变化。测量线的寄生电位等

热敏电阻的引出方式有2线、3线、4线三种。

· 两线热电阻的接线很容易，但会在引线电阻中引入额外的误差。因此，不适合制造A级精密热电阻，使用时请注意不要使用太长的引线或电线。

3线式可以消除引线电阻的影响，并且比2线式具有更高的测量精度。最广泛用作过程检测组件。

- 4线制不仅消除了引线电阻的影响，而且在连接线电阻值相同的情况下也消除了引线电阻的影响。采用4线系统进行高精度测量。

(3)如何选择热电偶和热电阻

选择热电偶和热电阻时，应考虑以下几点：

· 根据温度测量范围选择。通常，温度高于500C 时选择热电偶，温度低于500C 时选择热电阻。

· 根据测量精度选择。如果精度要求高，则选择热电阻。如果精度要求不高，可选择热电偶。

热电偶测量的一般是指“点”的温度，热电阻测量的一般是空间的平均温度。

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