結(jié)構(gòu)的區(qū)別,從材料上分,熱阻是一種金屬材料,具有溫度敏感變化的金屬材料,熱偶是雙金屬材料,既兩種不同的金屬,由于溫度的變化,在兩個不同金屬絲的兩端產(chǎn)生電勢差。常用的熱電阻的溫度一般熱阻一般檢測0-150度溫度范圍,熱電偶的測量溫度要遠遠大于熱電阻的測量溫度。前者是低溫檢測,后者是高溫檢測。
熱電阻(thermal resistor)是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。熱電阻大都由純金屬材料制成,應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多,最常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外,還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。
熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。熱電阻大都由純金屬材料制成,應(yīng)用最多的是鉑和銅,已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它二次儀表上。
熱電偶和熱電阻是溫度測量中常用的兩種傳感器,它們在原理、材料、測量范圍和接線方式等方面存在以下差異:
1. 原理差異:
- 熱電阻:基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性來測量溫度。溫度上升時,導(dǎo)體的電阻值隨之增加。
- 熱電偶:基于熱電效應(yīng),將兩種不同的金屬導(dǎo)體連接成閉合回路。當兩個接點溫度不同,會在回路中產(chǎn)生電動勢(熱電勢),通過測量這個電動勢來得知溫度差異。
2. 材料差異:
- 熱電阻:一般使用純金屬如鉑、銅、鎳等,因其電阻隨溫度變化的特性相對穩(wěn)定。
- 熱電偶:由兩種不同的金屬組成,常見的組合有K型(鎳鉻-鎳鋁)、T型(銅-銅鎳)等。
3. 測量范圍差異:
- 熱電阻:一般適用于0-150℃的低溫測量。
- 熱電偶:測量范圍較寬,可以從-40℃至1600℃。
4. 接線方式差異:
- 熱電阻:可以是兩線制、三線制或四線制,三線制和四線制可以有效消除引線電阻對測量的影響。
- 熱電偶:通常為兩線制,但由于其測量原理,不需要額外的線來補償引線電阻。
5. 特性差異:
- 熱電阻:具有高的測量精度和復(fù)現(xiàn)性,適合自動測量。
- 熱電偶:具有較快的響應(yīng)時間,可在寬溫度范圍內(nèi)連續(xù)測量。
拓展知識:
熱電偶和熱電阻的選擇通?;谝韵驴紤]:
- 測量溫度范圍:根據(jù)所需測量的溫度高低選擇適合的傳感器。
- 精度要求:高精度場合通常選用熱電阻,但熱電偶因其寬的測量范圍在某些場合更為適用。
- 環(huán)境因素:如化學腐蝕、機械強度要求等,也會影響傳感器的選擇。
- 經(jīng)濟性:不同類型的熱電偶和熱電阻成本不同,選擇時要考慮成本效益。
在工業(yè)、科學研究、醫(yī)療、食品加工等眾多領(lǐng)域中,準確的溫度測量起著至關(guān)重要的作用,而熱電偶和熱電阻作為常用的溫度傳感器,更是發(fā)揮著不可替代的作用。它們就像是隱藏在幕后的 “溫度偵探”,時刻為我們精準捕捉溫度的變化,保障著各類生產(chǎn)、實驗等活動的順利進行。
不過,很多朋友可能對這兩種元件的具體區(qū)別不太清楚,在實際選擇使用時也會有些迷茫。鑒于此,本文將詳細地為大家剖析熱電偶和熱電阻之間的區(qū)別,幫助大家在不同的應(yīng)用場景下,能夠準確做出合適的選擇,讓它們更好地服務(wù)于我們的工作與研究。
二、測溫原理大不同
(一)熱電偶的熱電效應(yīng)原理
熱電偶是基于熱電效應(yīng)來進行溫度測量的。所謂熱電效應(yīng),就是將兩種不同成份的導(dǎo)體兩端接合成回路,當兩接合點溫度不同時,回路中就會產(chǎn)生電動勢。打個比方來說,就好像是在一個特殊的 “電路跑道” 上,由于兩端 “起點” 和 “終點” 的溫度不一樣,使得電子們開始 “活躍” 起來,從而形成了電勢差,進而產(chǎn)生電動勢,我們通過檢測這個電動勢的大小,就能推算出對應(yīng)的溫度情況。
常見的熱電偶材料組合有不少,比如鉑銠 10 - 鉑熱電偶(S 型),其正極是含銠為 10%、含鉑為 90% 的鉑銠合金,負極則為純鉑;還有鎳鉻 - 鎳硅熱電偶(K 型),正極的名義化學成分為 Ni:Cr = 90:10,負極的名義化學成分為 Ni:Si = 97:3 等。不同的材料組合有著各自適用的溫度范圍以及特點,能滿足多樣化的工業(yè)、科研等領(lǐng)域的測溫需求。
(二)熱電阻的電阻隨溫變原理
熱電阻的測溫原理與熱電偶截然不同,它依靠的是導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性來工作。簡單來講,溫度的變化就像是一只 “無形的手”,在撥動著熱電阻的電阻值這根 “琴弦”,溫度升高或者降低時,熱電阻的電阻值也會相應(yīng)地跟著改變,我們只要測量出電阻值的變化情況,就能推算出溫度發(fā)生了怎樣的變化。
常用的熱電阻材料主要有鉑、銅等。鉑電阻精度比較高,適用于中性和氧化性介質(zhì),穩(wěn)定性好,不過有著一定的非線性,而且溫度越高其電阻變化率越小;銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系,溫度系數(shù)大,適用于無腐蝕介質(zhì),不過溫度超過 150℃時就容易被氧化了。像我國常用的就有分度號為 Pt100、Pt10、Pt1000 的鉑電阻以及分度號為 Cu50、Cu100 的銅電阻,其中 Pt100 和 Cu50 的應(yīng)用最為廣泛。
三、信號性質(zhì)有差異
(一)熱電偶的感應(yīng)電壓信號
熱電偶產(chǎn)生的是感應(yīng)電壓信號,也就是熱電勢?;跓犭娦?yīng),當把兩種不同成份的導(dǎo)體兩端接合成回路,且兩接合點溫度不同時,回路中就會產(chǎn)生電動勢。這個電動勢的大小和溫度差有著密切關(guān)聯(lián),一般來說是成正比關(guān)系的,比如常見的 K 型熱電偶,其輸出電壓與溫度的關(guān)系可以通過公式(其中表示輸出電壓,單位為伏特();表示熱電偶的測量端溫度,單位為攝氏度();表示溫度差)來體現(xiàn)。
不過,熱電偶產(chǎn)生的電壓信號往往比較微弱,像常見的 J、K 和 T 型熱電偶,在室溫下,其電壓變化幅度分別為 52 μV/°C、41 μV/°C 和 41 μV/°C,其它較少見的類型溫度電壓變化幅度甚至更小。所以在后續(xù)處理上,需要將這個微弱的電壓信號進行放大等調(diào)理操作,通常信號調(diào)理電路一般需要約 100 左右的增益。而且由于熱電偶引線較長,經(jīng)常穿過電氣噪聲密集環(huán)境,引線上的噪聲容易淹沒微小的熱電偶信號,一般要結(jié)合使用差分輸入放大器(如儀表放大器)來放大信號以消除共模噪聲,以及采用低通濾波來消除帶外噪聲(比如消除可能引起放大器整流的射頻干擾(1 MHz 以上)和 50 Hz/60 Hz(電源)的工頻干擾)等方法,從噪聲中提取出有效信號。最后再通過連接的溫度測量儀器(如溫度計、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等)讀取產(chǎn)生的電壓信號,并依據(jù)已知的校準曲線或公式將電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度值,從而實現(xiàn)溫度的測量與顯示。
(二)熱電阻的阻值變化信號
熱電阻本身屬于電阻,它是依靠導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性來工作的。當溫度發(fā)生改變時,熱電阻會產(chǎn)生正的或者負的阻值變化。對于常見的熱電阻,比如 PT100,其阻值與溫度之間的換算關(guān)系可以通過公式(其中是溫度為時的電阻值(歐姆),是參考溫度(通常為 0°C)下的電阻值,對于 PT100 來說,,是溫度系數(shù),對于 PT100,在 0°C 附近,其值約為或,是溫度())來估算(注意這個公式在溫度范圍兩端誤差可能會增大,高精度應(yīng)用時應(yīng)使用更精確的溫度 - 電阻關(guān)系表或曲線)。
像 PT100 在 0℃時阻值為 100 歐姆,在 100℃時,阻值約為 138.5 歐姆(根據(jù)公式計算得出,但實際值可能因溫度系數(shù)是近似值而略有不同)。再如 PT1000,在 0℃時阻值為 1000 歐姆,在 100℃時阻值約為 1385 歐姆。我們可以通過測量熱電阻的阻值變化情況,然后利用上述這類阻值和溫度的對應(yīng)關(guān)系,來確定對應(yīng)的溫度數(shù)值。在實際測量熱電阻的阻值時,常用電橋電路或數(shù)字溫度傳感器進行,電橋電路會通過測量熱電阻兩端的電壓來確定其電阻值,從而計算出溫度,數(shù)字溫度傳感器則是通過轉(zhuǎn)換電阻值到數(shù)字信號,再通過內(nèi)部的算法計算出溫度值,進而達到利用熱電阻準確測量溫度的目的。
四、檢測溫度范圍各有側(cè)重
(一)熱電偶的寬溫檢測優(yōu)勢
熱電偶能夠檢測的溫度范圍比較廣,通??梢詮?0℃一直到 1000℃,甚至在一些特定的應(yīng)用場景中,還能實現(xiàn)更高溫度的測量。正因為如此,熱電偶在高溫測量方面展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢,所以被廣泛應(yīng)用于眾多需要檢測高溫的場合。
比如說在高溫工業(yè)爐的環(huán)境中,像鋼鐵冶煉、陶瓷燒制等工業(yè)生產(chǎn)里使用的高溫爐,內(nèi)部溫度常常會達到幾百攝氏度甚至上千攝氏度,這時候熱電偶就能派上大用場了。它可以被安裝在爐壁或者爐內(nèi)關(guān)鍵位置,憑借基于熱電效應(yīng)產(chǎn)生電動勢的特性,精準地測量出爐內(nèi)的溫度變化情況,進而幫助操作人員實時掌握溫度信息,以便調(diào)節(jié)加熱器、冷卻器等控制設(shè)備,實現(xiàn)爐內(nèi)溫度的均衡分布,保障產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的安全、高效進行。像常用的鉑銠 10 - 鉑熱電偶(S 型)、鎳鉻 - 鎳硅熱電偶(K 型)等不同材料組合的熱電偶,都能在對應(yīng)的高溫區(qū)間穩(wěn)定工作,滿足多樣化的高溫測量需求。
(二)熱電阻的低溫測量專長
熱電阻所適用的檢測溫度范圍相對來說比較窄,一般是在 - 250℃至 500℃之間,不過部分特殊材料制成的熱電阻,其檢測溫度能達到 600℃左右。相較于熱電偶,熱電阻更擅長進行低溫環(huán)境下的溫度測量。
在一些需要精準低溫控制的場景里,熱電阻發(fā)揮著重要作用。例如在食品的冷凍儲存環(huán)節(jié),需要精確控制冷庫內(nèi)的低溫環(huán)境,確保食品的品質(zhì)不受影響,熱電阻可以準確地監(jiān)測冷庫內(nèi)溫度,其憑借導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性,將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻值變化,通過相應(yīng)的測量電路和算法,就能得出準確的溫度數(shù)值。還有在一些科研實驗中,比如對超導(dǎo)材料在低溫下性能的研究等,需要在接近絕對零度等低溫條件下精準測量溫度,熱電阻也能夠很好地承擔起這樣的任務(wù),為科研工作提供可靠的溫度數(shù)據(jù)支持。
五、材料構(gòu)成對比
(一)熱電偶的雙金屬材料組合
熱電偶是由兩種不同的金屬或半導(dǎo)體材料組合而成的。常見的組合類型有不少,比如鉑銠 - 鉑、鎳鉻 - 鎳硅等。像鉑銠 10 - 鉑熱電偶(S 型),其正極是含銠為 10%、含鉑為 90% 的鉑銠合金,負極則為純鉑;鎳鉻 - 鎳硅熱電偶(K 型),正極的名義化學成分為 Ni:Cr = 90:10,負極的名義化學成分為 Ni:Si = 97:3。不同的材料組合有著各自的特點以及適用的溫度范圍,這對其性能影響頗大。
例如,S 型熱電偶抗氧化性能強,適合在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用,長期使用溫度可達 1400°C,短期能到 1600°C,并且在所有熱電偶中,它的精確度等級也是比較高的,所以常被用作標準熱電偶。而 K 型熱電偶由于采用鎳基材料,具備穩(wěn)定的抗腐蝕和抗氧化能力,能在 - 200 至 + 1260℃這樣寬泛的工作溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)可靠精度,有著廣泛的潛在應(yīng)用范圍,是眾多行業(yè)和部門最常使用的類型。不同的雙金屬材料搭配,使得熱電偶能夠滿足多樣化的工業(yè)、科研等領(lǐng)域的測溫需求。
(二)熱電阻的單一金屬特性
熱電阻主要是由對溫度敏感的金屬材料制成,其中使用最多的當屬鉑(Pt100、Pt10)和銅(Cu50)等。鉑作為貴金屬,其熱電阻的常用使用范圍為 - 200 ~ +850℃,它的電阻值與溫度的關(guān)系在 0 ~ +850℃時可用公式表示,在 - 200 ~ 0°C 時則用公式表示(式中,為溫度為和時的電阻值,、、為常數(shù))。鉑這種金屬的感溫特性良好,使得鉑熱電阻有著較高的精度,國際溫標規(guī)定,在 - 259.34~630.74 攝氏度區(qū)域內(nèi),以鉑熱電阻溫度計為基準,其上下限溫度可達 850 度,不過它的缺點就是價格相對較貴。
銅是廉金屬,銅熱電阻在 0 ~ 100℃的范圍內(nèi)基本上呈線性關(guān)系,其電阻值與溫度的關(guān)系可用公式表示(式中,為溫度為和時的電阻值,為電阻溫度系數(shù),銅),但它的缺點是不抗腐蝕,相較于鉑的穩(wěn)定性稍差,精度也略低一點。這些材料自身的特性對熱電阻的測溫效果起著關(guān)鍵作用,決定了熱電阻更擅長在特定的溫度區(qū)間以及相應(yīng)環(huán)境下進行溫度測量工作。
六、應(yīng)用領(lǐng)域各展身手
(一)熱電偶在高溫場合的應(yīng)用
熱電偶由于具備測溫范圍寬、性能穩(wěn)定、測量精度高且易于遠傳等諸多優(yōu)勢,在高溫場合的應(yīng)用十分廣泛。
例如在鋼鐵冶煉行業(yè),高爐內(nèi)部溫度常常能達到一千多攝氏度,熱電偶可安裝在高爐的關(guān)鍵部位,像爐壁或者風口處等,憑借熱電效應(yīng)產(chǎn)生電動勢,實時且精準地測量出爐內(nèi)不同位置的溫度變化情況。操作人員依據(jù)這些溫度數(shù)據(jù),就能合理調(diào)控燃料的添加量、送風的強度等,確保高爐內(nèi)溫度均勻、穩(wěn)定,使鐵礦石能充分被還原,保障鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量以及整個冶煉過程的安全、高效開展。
再如在火力發(fā)電領(lǐng)域,鍋爐內(nèi)的蒸汽溫度是發(fā)電效率和設(shè)備安全運行的關(guān)鍵參數(shù),而鍋爐內(nèi)部的溫度往往高達幾百攝氏度甚至更高,熱電偶能夠長時間穩(wěn)定地在這樣的高溫環(huán)境下工作,將溫度信號轉(zhuǎn)換為熱電動勢信號傳輸出來,通過配套的儀表顯示溫度數(shù)值,工作人員便可據(jù)此對鍋爐的燃燒情況、蒸汽的產(chǎn)生等環(huán)節(jié)進行有效把控,避免因溫度過高引發(fā)安全事故或者溫度過低影響發(fā)電效率。
還有在陶瓷燒制行業(yè),燒制陶瓷的窯爐溫度對陶瓷成品的品質(zhì)起著決定性作用,從幾百攝氏度的低溫燒制階段到上千攝氏度的高溫燒結(jié)階段,熱電偶都可以精準地監(jiān)測溫度變化,窯爐操作人員依照熱電偶反饋的溫度信息,精準調(diào)節(jié)燃氣供應(yīng)量、通風量等,使窯爐內(nèi)溫度按照燒制工藝要求進行變化,最終燒制出高質(zhì)量的陶瓷產(chǎn)品。像常用的鉑銠 10 - 鉑熱電偶(S 型)適用于氧化性氣氛下的高溫測量,最高長期使用溫度可達 1400°C,在很多高精度高溫測量的工業(yè)場合發(fā)揮重要作用;鎳鉻 - 鎳硅熱電偶(K 型)則憑借其寬泛的工作溫度范圍(-200 至 + 1260℃)以及穩(wěn)定的性能,在諸如冶金、化工等眾多需要高溫測溫的行業(yè)中被大量應(yīng)用。
(二)熱電阻在高精度低溫控制中的應(yīng)用
熱電阻因其測量精度高、復(fù)現(xiàn)性好且易于在自動測量中使用等特點,在低溫測量場合尤其是需要高精度溫度控制的工業(yè)過程里大顯身手。
在化工生產(chǎn)的低溫反應(yīng)環(huán)節(jié)中,有些化學反應(yīng)需要在特定的低溫環(huán)境下進行,且對溫度的精度要求極高,稍有偏差就可能影響反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品的純度等。比如某些精細化工合成過程,需要將反應(yīng)溫度控制在零下幾十攝氏度左右,熱電阻可以準確地測量反應(yīng)容器內(nèi)的溫度,將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻值變化,通過連接的高精度測量儀表以及配套的控制系統(tǒng),就能實現(xiàn)對反應(yīng)溫度的精準調(diào)控,保障化學反應(yīng)按照預(yù)期進行。
在制藥行業(yè)的藥品冷藏儲存方面,部分藥品需要在低溫且溫度波動極小的環(huán)境下保存,以確保藥品的活性和藥效不受影響。熱電阻被安裝在冷庫或者冷藏柜內(nèi),實時監(jiān)測內(nèi)部溫度,一旦溫度出現(xiàn)偏離設(shè)定值的情況,就能及時反饋給溫度控制系統(tǒng),調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的運行功率等,維持穩(wěn)定的低溫環(huán)境。像鉑熱電阻,在 - 200℃到 + 850℃的范圍內(nèi)都能保持較好的精度,在低溫高精度測量場景下,其穩(wěn)定可靠的性能可以為藥品儲存提供準確的溫度數(shù)據(jù)支持。
在科研實驗領(lǐng)域,比如對一些低溫物理現(xiàn)象的研究,像超導(dǎo)材料性能測試,往往需要在接近絕對零度等極低溫條件下精確測量溫度變化,熱電阻能夠憑借其高靈敏度和高精度的特點,準確捕捉到微小的溫度波動,為科研人員深入研究超導(dǎo)材料在不同低溫狀態(tài)下的電阻、磁場等特性變化提供可靠的溫度依據(jù),助力科研工作順利開展。
七、其他區(qū)分小妙招
(一)根據(jù)標牌區(qū)分
在實際辨別熱電偶和熱電阻時,查看標牌是一種較為直接的方法。通常情況下,產(chǎn)品的銘牌上會明確標注出是熱電偶或是熱電阻的具體產(chǎn)品和規(guī)格信息。我們只需要仔細觀察銘牌內(nèi)容,就能輕松分辨出來。比如,銘牌上可能會清晰地寫著 “熱電偶,型號 K 型(鎳鉻 - 鎳硅熱電偶)” 或者 “熱電阻,分度號 Pt100” 等字樣,通過這些關(guān)鍵信息,便能準確區(qū)分二者,所以在拿到測溫元件后,第一時間查看標牌往往能快速知曉其到底是熱電偶還是熱電阻哦。
(二)依據(jù)結(jié)構(gòu)分辨
從結(jié)構(gòu)方面來看,熱電偶和熱電阻也有著明顯的不同。熱電偶一般由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等部分組成。熱電極是產(chǎn)生熱電勢的關(guān)鍵部分,不同的熱電極材料組合能適應(yīng)不同的測溫范圍;絕緣管起到隔離、保護熱電極以及防止短路的作用;保護套管則是保護整個熱電偶在惡劣的測量環(huán)境中不受損壞;接線盒方便連接外部測量電路。
而熱電阻呢,它的傳感器輸出負載和電源是串聯(lián)在一起的。熱電阻主要的核心在于其電阻體部分,由對溫度敏感的金屬材料(像鉑、銅等)制成,其電阻值隨溫度變化而變化,連接線負責把電阻體與外部電路連通,還有保護套對電阻體和連接線起到防護作用。所以,當我們觀察測溫元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者了解其構(gòu)造特點時,也能夠?qū)犭娕己蜔犭娮枳鞒鰠^(qū)分呀。
(三)通過接線板判斷
接線板也是區(qū)分熱電偶和熱電阻的一個小妙招哦。大家要知道,有正負極區(qū)分的是熱電偶,在接線的時候需要嚴格按照正負極對應(yīng)接入電路,這是因為熱電偶是基于熱電效應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓(熱電勢)來測量溫度的,正負極的接法會影響到最終熱電勢的測量以及溫度換算等。
而熱電阻則沒有正負極區(qū)分,它是依靠自身電阻值隨溫度的改變來實現(xiàn)測溫功能的,無論怎樣接入電路,只要能準確測量出其電阻值變化情況,就能推算出對應(yīng)的溫度數(shù)值啦。所以,當我們查看接線板以及接線情況時,就可以依據(jù)有無正負極之分來判斷是熱電偶還是熱電阻了呢。
(四)利用電阻值測量區(qū)別
在室溫狀態(tài)下,我們還可以通過測量電阻值的大小來區(qū)分熱電偶和熱電阻哦。一般來說,熱電偶的電阻值很小,通常只有幾歐姆左右。例如常見的一些熱電偶,在正常室溫環(huán)境下用萬用表電阻檔去測量,其電阻數(shù)值基本趨近于零。
然而,熱電阻在室溫狀態(tài)下的電阻值則相對較大,像常用的 Pt100 鉑熱電阻,在室溫 20℃時,其電阻值為 107.794Ω,Cu50 銅熱電阻在室溫 20℃時,電阻值為 54.285Ω,即便室溫有一定變化,熱電阻的電阻值也會維持在一個相對較大的范圍,明顯區(qū)別于熱電偶極小的電阻值。所以,借助測量電阻值這一方法,也能夠準確地辨別出所使用的是熱電偶還是熱電阻哦。
八、總結(jié)與選擇建議
(一)總結(jié)二者區(qū)別
熱電偶和熱電阻在多個方面存在明顯區(qū)別。從測溫原理來看,熱電偶基于熱電效應(yīng),利用兩種不同材料組成的回路在兩端溫度不同時產(chǎn)生電動勢來測溫;而熱電阻依靠導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化這一特性工作,通過測量電阻值變化推算溫度。
在信號性質(zhì)上,熱電偶輸出的是感應(yīng)電壓信號(熱電勢),不過信號通常比較微弱,后續(xù)需要進行放大等調(diào)理操作并消除噪聲干擾;熱電阻則產(chǎn)生阻值變化信號,常用電橋電路或數(shù)字溫度傳感器來測量其阻值變化以確定溫度。
檢測溫度范圍方面,熱電偶能夠檢測較寬的溫度范圍,尤其在高溫檢測上優(yōu)勢明顯,可適用于上千攝氏度的高溫環(huán)境;熱電阻的適用溫度范圍相對較窄,更擅長低溫測量,常用于零下幾十攝氏度至幾百攝氏度的低溫場景。
材料構(gòu)成上,熱電偶是雙金屬材料組合,像鉑銠 - 鉑、鎳鉻 - 鎳硅等不同組合有著各自特點和適用溫度范圍;熱電阻主要采用單一金屬材料,如鉑、銅等,它們的感溫特性決定了熱電阻在特定溫度區(qū)間及環(huán)境下的測溫表現(xiàn)。
應(yīng)用領(lǐng)域中,熱電偶在高溫工業(yè)場合如鋼鐵冶煉、火力發(fā)電、陶瓷燒制等應(yīng)用廣泛;熱電阻則在高精度低溫控制場景里大顯身手,比如化工低溫反應(yīng)、藥品冷藏儲存以及科研低溫實驗等領(lǐng)域。
此外,還可以通過查看標牌、依據(jù)結(jié)構(gòu)、觀察接線板以及測量電阻值等小妙招來區(qū)分它們。
(二)選擇建議
當需要選擇合適的溫度傳感器時,可以參考以下建議:
根據(jù)測量溫度范圍選擇:如果測量的溫度通常在 500℃以上,比如鋼鐵冶煉高爐內(nèi)部溫度、陶瓷燒制的高溫燒結(jié)階段等高溫環(huán)境,一般選擇熱電偶更為合適;要是測量溫度在 500℃以下,像食品冷凍儲存冷庫內(nèi)溫度、科研實驗中接近絕對零度的低溫條件等,熱電阻則是更好的選擇。
依據(jù)測量精度要求選擇:在對溫度測量精度要求較高的場合,例如化工生產(chǎn)的低溫反應(yīng)環(huán)節(jié)中需要精確控制反應(yīng)溫度、制藥行業(yè)藥品冷藏儲存要求溫度波動極小的情況,熱電阻憑借其高精度、復(fù)現(xiàn)性好的特點更為適用;而在一些對精度要求不是特別高,但需要快速響應(yīng)溫度變化的場景,像一些普通工業(yè)環(huán)境中大致掌握溫度情況,熱電偶的響應(yīng)速度快等優(yōu)勢就能發(fā)揮出來,可以選擇熱電偶。
考慮使用環(huán)境條件選擇:在高溫、強腐蝕、振動、磁場和輻照等惡劣環(huán)境中,熱電偶的穩(wěn)定性和抗干擾能力相對更好,更能適應(yīng)復(fù)雜惡劣的工況,如煉油、化工、冶金等領(lǐng)域的高溫且復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境;而在相對溫和、無強腐蝕等普通環(huán)境條件下,熱電阻的使用壽命較長,也能穩(wěn)定可靠地工作,常用于實驗室設(shè)備、普通工業(yè)自動化控制系統(tǒng)等環(huán)境里進行溫度測量。