热电阻导线

日常工作中经常用到测温仪器。热电阻和热电偶都是温度测量仪器。同一个测温地点应该选择热电阻还是热电偶?今天,我们来综合分析一下。

01热电偶的结构

热电偶前端结有三种形状,如下图所示。根据热电偶的类型、线径和使用温度,可采用气焊、对焊、电阻焊、电弧焊和银焊等方式连接。

热电阻导线插图

在工业应用中,为了便于安装和延长热电偶的使用寿命,通常使用外部套管。套管一般分为保护管式和铠装式。

带保护管的热电偶是用来将热电偶的芯线和绝缘管插入保护管的热电偶。保护管可以保持热电偶的机械强度,同时防止芯线氧化和腐蚀。保护管有很多种,常用的如下表所示。

02铠装热电偶

铠装热电偶的测量原理与带保护管的热电偶相同。它使用细长的金属管(称为套管)作为上图中绝缘管(陶瓷)的替代品,并使用氧化镁(MgO)等粉末作为绝缘材料。

由于外径细,容易弯曲,最适合测量物体背面和狭窄空缝隙的温度。此外,与带保护管的热电偶相比,它的反应速度更灵敏。

铠装热电偶的套管直径范围很广,可以拉长成从8.0毫米фф到0.5毫米фф的各种尺寸。芯线拉伸越细,共同温度上限越低。

比如K型热电偶,对于0.5mmф套管外径,常用温度上限为600℃,对于8.0mmф套管外径,常用温度上限为1050℃。

热阻结构

如下图所示,热电阻的元件有三种,目前以陶瓷封装型为主。陶瓷封装型用于带保护管的热电阻和铠装热电阻。

陶瓷和玻璃封装的铂丝的裸线直径约为几十微米,云母板的裸线直径约为0.05毫米,引线采用比元件线粗很多的铂合金线。

03热电阻元件的类型

带保护管的热阻图例

04差异

1.虽然都是接触式温度计,但是测温范围不同。热电偶用于高温环境,因为在中低温区其输出热电势很小(可以查表)。当电位较小时,对抗干扰措施和二次表和的要求很高,否则测量不准确。而且在温度较低的区域,冷端温度和环境温度变化引起的相对误差非常突出,不容易得到完全补偿。

此时温度较低时,温度范围一般为200~500,甚至可以测到更低的温度(如用碳阻可以测到1K左右的低温)。现在正常使用的是铂热电阻Pt100(还有Pt50,100,50代表热电阻在0度的阻值,在旧索引号中用BA1,BA2表示,BA1在0度的阻值为46欧姆。刻度数为CU50和CU100,但测温范围较小,为50 ~ 150,在一些特殊场合,还有铟电阻和锰电阻等。

2.热电偶测温的基本原理是热电效应,二次仪表是电压表或电子电位器,用于提高精度。电阻的工作原理是导体和半导体的电阻值随温度变化的特性,二次表是不平衡电桥。

3.根据热电偶测温原理,只有当其冷端温度不变时,被测温度才与热电势呈单值函数关系。在实际使用中,采用热电特性与相应热电偶相似的廉价连接线(也叫补偿线)将热电偶的冷端延长到相对恒定的温度(最好是0度),如采用铜康铜作为补偿线延长镍铬镍硅热电阻。因此,从热电偶到二次仪表有两条延长线。

热电阻和二次仪表通过铜线连接。为了减少环境变化带来的测量误差,一般采用三线连接方式,其中两条线将热电阻串联在两个相邻的桥臂上,另一条线为引入电源。使用时,要求每根导线的电阻值与调节电阻之和为5欧姆(0.01)。

05工作中的现场判断

1.热电偶:热电偶有正负极,补偿线也有正负之分。首先,保证连接和正确配置。运行中常见的有短路、开路、接触不良(用万用表判断)、变质(用表面颜色识别)。检查时,热电偶应与二次仪表分开。

我在实践中判断的方法供你参考:用工具短接二次仪表上的补偿线,仪表显示室温(如果不是,说明仪表坏了),然后短接热电偶端子,仪表显示热电偶所在的环境温度(如果不是,说明补偿线有故障),再用万用表的mv档粗略估算热电偶的热电势(如果正常,请检查过程)。

2.热电阻:无非是短路和开路,可以用万用表判断。在操作中,如果怀疑短路,只需从电阻端移除一根导线,并查看显示仪表。如果达到最大,热电阻就会短路,归零,导线就会短路。在保证正常连接和配置的情况下,表计值会偏低或不稳定,保护管可能会被淹。

最大显示,热阻开路,最小显示,短路。一般来说,热敏电阻用于300度以下的温度,热电偶用于300度以上的温度。随着温度的变化,热电阻的阻值会发生变化,热电偶的热电势也会发生变化。

目前使用的都是铜热电阻和铂热电阻,根据0度时热电阻值的不同分为不同的分度号,如PT100、PT1000、CU50等。以PT100为例,PT代表铂金,100代表0度100欧姆。

目前热电偶一般有K、B、S等分度号,代表不同的材料,用于不同的温度范围。比如K型是镍铬镍硅材料,一般测量0-800度,B型是铂铑30-铂铑6,一般测量800-1600度。

06热电偶的测量原理是什么?

热电偶的工作原理是基于塞贝克效应,即两个成分不同的导体的两端连接成回路,如果两个连接端的温度不同,回路中就会产生热电流。热电偶由两根不同的导线(热电极)组成,导线的一端焊接在一起,形成热电偶的测量端(也称为工作端)。

将其插入待测温度的介质中;热电偶的另一端(参考端或自由端)与显示仪表相连。如果热电偶的测量端和参考端之间有温差,显示仪表将显示热电偶产生的热电动势。

热电阻的测量原理是什么?

热电阻是利用金属导体或半导体的电阻随温度变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分(感温元件)均匀地缠绕在由绝缘材料制成的骨架上或通过激光溅射工艺形成在基片上。

当被测介质存在温度梯度时,被测温度为感温元件范围内介质层的平均温度。

什么是铠装热电偶,有什么优点?

在IEC1515的标准中,称之为矿物绝缘热电偶电缆,即无机矿物绝缘热电偶电缆。&quot电极、绝缘体和护套整体拉制而成,外表面似乎覆盖了一层“铠甲”,故称铠装热电偶。

与一般组装式热电偶相比,具有耐压高、柔韧性好、抗氧化性好、使用寿命长等优点。

09热电偶的分度号有哪些?有什么特点?

热电偶的分度号主要有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分度号的特点是抗氧化性强,适合在氧化性和惰性气氛中连续使用,长期使用温度1400℃,短期使用温度1600℃。在所有热电偶中,S刻度数具有最高的精度水平,通常用作标准热电偶。

与S标度相比,R标度数具有几乎相同的性能,除了热电动势大约大15%。

B刻度数的热电动势在常温下很小,测量时一般不需要补偿导线。其长期使用温度为1600℃,短期使用温度为1800℃。可在氧化性或中性气氛下使用,也可在real 空条件下短时间使用。

n标度数的特点是1300℃高温抗氧化能力强,热电动势长期稳定性和短期热循环再现性好,耐核辐射和耐低温性能好,可以部分替代S标度热电偶。

k分度号的特点是抗氧化性强,适合在氧化性和惰性气氛中连续使用,长期使用温度1000℃,短期使用温度1200℃。它广泛应用于所有热电偶。

E标度数的特点是,在常用的热电偶中,其热电动势最大,即灵敏度最高。它适合在0-800℃的氧化和惰性气氛中连续使用。

J标度数的特点是既可用于氧化气氛(温度上限为750℃),又可用于还原气氛(温度上限为950℃),耐H2和一氧化碳气体腐蚀,多用于炼油和化工行业。

t型刻度数的特点是在所有廉价金属热电偶中精度最高,通常用于测量300℃以下的温度。

10 N热电偶与K热电偶相比有什么优缺点?

n型热电偶的优点:

-较强的高温抗氧化性和长期稳定性。镍铬型热电偶正极铬和硅元素的优先氧化导致合金成分不均匀和温差电动势漂移等。N型热电偶中铬和硅的含量增加。

镍铬合金的氧化方式由内氧化转变为外氧化,导致氧化反应只发生在表面。

-低温下短期热循环稳定性好,磁转变受到抑制;

——抗辐射能力强。N型热电偶取消了K型中易简并元素Mn和Co,进一步增强了耐中子辐照能力;

在400~1300℃范围内,N型热电偶热电特性的线性优于K型热电偶。

n型热电偶的缺点:

-N型热电偶的材料比K型热电偶硬,加工难度大。

——价格比较贵。N型热电偶的热膨胀系数比不锈钢低15%,因此N型铠装热电偶的外套应采用NiCrSi/NiSi合金;在-200~400℃范围内,非线性误差较大。

11热电阻有几种引出方式?有什么影响?

热电阻引出有三种方式:两线制、三线制、四线制。

二线制加热电阻接线简单,但会引入引线电阻的附加误差。所以不适合制造A级精密热电阻,使用时引线和导线不宜过长。

3线制可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,被广泛使用。

四线制不仅可以消除引线电阻的影响,而且在连接线电阻相同的情况下,也可以消除该电阻的影响。高精度测量应采用四线制。

12如何选择热电偶和热电阻?

根据测温范围,热电偶一般选在500℃以上,热电阻一般选在500℃以下。

根据测量精度选择:高精度选择热电阻,低精度选择热电偶。

根据量程选择:热电偶测量的一般是指“点”的温度,热电阻一般是指空之间的平均温度。

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