胡詩(shī)文

（成都石室中學(xué)（北湖校區(qū)）610052）

測(cè)溫元件的常見類型與應(yīng)用

胡詩(shī)文

（成都石室中學(xué)（北湖校區(qū)）610052）

測(cè)溫元件在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，常用的測(cè)溫元件包括熱電偶與熱電阻兩種類型，其特點(diǎn)與性能各有不同。本文主要針對(duì)熱電偶與熱電阻的測(cè)溫性能與應(yīng)用進(jìn)行分析。

測(cè)溫元件；常見類型；應(yīng)用

溫度作為衡量事物冷熱標(biāo)準(zhǔn)的物理量，一直在科學(xué)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(cè)溫元件的出現(xiàn)使得測(cè)量溫度變得更加容易。筆者通過(guò)對(duì)測(cè)溫元件的研究，對(duì)其測(cè)溫原理進(jìn)行詳細(xì)介紹，并且針對(duì)測(cè)溫元件在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，分析測(cè)溫元件的選取和故障，探討保證測(cè)溫元件正常工作的策略。

1 測(cè)溫元件

溫度作為一個(gè)最常見的熱工參數(shù)，在許多物理現(xiàn)象和化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)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(shí)驗(yàn)和物理現(xiàn)象的正常進(jìn)行。所以溫度的測(cè)量一直是保證產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量的重要操作。溫度實(shí)際上是一個(gè)抽象概念，無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量，只能借助物體之間的冷熱變化實(shí)現(xiàn)熱傳遞以及物質(zhì)的在不同溫度下的特性進(jìn)行測(cè)量。利用熱平衡原理，通過(guò)一個(gè)物體與被測(cè)物體的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量，當(dāng)兩者之間的溫度相同時(shí)，通過(guò)對(duì)物體的溫度測(cè)量來(lái)確定被測(cè)物體的溫度。本文將著重對(duì)熱電偶、熱電阻等測(cè)溫元件的測(cè)溫原理和應(yīng)用進(jìn)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(diǎn)

熱電偶是通過(guò)將兩種不同的材料（導(dǎo)體或者半導(dǎo)體）以焊接的方式連接起來(lái)，達(dá)到一個(gè)循環(huán)的完整，當(dāng)兩種材料之間存在溫度變化時(shí)，這個(gè)完整的回路將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)式，根據(jù)制作材料的差異，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小也有所區(qū)別。根據(jù)溫度差形成電動(dòng)勢(shì)差，產(chǎn)生微弱的電流，最終實(shí)現(xiàn)熱電偶測(cè)量溫度的目的。

以熱電偶作為測(cè)溫元件測(cè)量溫度，由于熱電偶自身組成一個(gè)整體，與被測(cè)物體直接接觸，因此，不會(huì)出現(xiàn)中間介質(zhì)傳遞溫度產(chǎn)生損耗的狀況，測(cè)量準(zhǔn)確度很高。而且熱電偶的制作材料可以自由選擇，能夠測(cè)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(jìn)行焊接，一般是金屬絲，不會(huì)因?yàn)榇笮『烷_頭造成限制，外部有保護(hù)套管，制作簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩大類，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶一般標(biāo)有S、B、E、K、R、J、T的分度號(hào)。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(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶之間的連接要簡(jiǎn)單可靠，外部要有保護(hù)套管實(shí)現(xiàn)隔離等等。熱電偶的應(yīng)用過(guò)程中，由于制作材料昂貴，而測(cè)溫點(diǎn)與儀器之間的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，為了節(jié)約成本和材料，一般在測(cè)量過(guò)程中使用補(bǔ)償導(dǎo)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(cè)量過(guò)程中需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。在選擇補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須要選取與熱電偶型號(hào)相同、極性相同得導(dǎo)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(xué)研究，金屬的電阻值會(huì)隨著溫度的變化產(chǎn)生變化，熱電阻測(cè)溫元件就是依照這一原理進(jìn)行測(cè)量的。熱電阻的受熱部分是用細(xì)金屬絲纏繞在絕緣材料上，當(dāng)被測(cè)物體有溫度差的時(shí)候，熱電阻元件測(cè)量的溫度是介質(zhì)層的平均溫度。它有著測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。其中以鉑金制作的測(cè)量元件精度最高。

2.4 熱電阻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用

熱電阻測(cè)量元件一般是由電阻體、導(dǎo)線組成。鎧裝熱點(diǎn)則則是有由電阻金屬、絕緣材料、導(dǎo)線和套管構(gòu)成。它的特性十分優(yōu)異，體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱響應(yīng)時(shí)間快，測(cè)量滯后?。粰C(jī)械性能好，耐震、抗壓強(qiáng)，易彎曲，安裝方便，使用時(shí)間長(zhǎng)等等。熱電阻在正常使用過(guò)程中，由于導(dǎo)線中也是有電阻存在的，影響測(cè)量精度，因此需要采用三線制來(lái)削弱導(dǎo)線對(duì)測(cè)量的影響。想要提高熱電阻的測(cè)量準(zhǔn)確度，可以使用四線制來(lái)降低線路對(duì)于測(cè)量的影響。熱電阻可以用于測(cè)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(cè)器，有著性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高的優(yōu)勢(shì)，其中精度最高的就是鉑熱電阻，不僅應(yīng)用在工業(yè)測(cè)溫中，也被制作為基準(zhǔn)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(jī)械性能好、能彎曲、抗沖擊、使用壽命長(zhǎng)。隔爆型熱電阻：通過(guò)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(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla～B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)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(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶的靈敏度與材料的粗細(xì)無(wú)關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于測(cè)溫元件的維護(hù)工作時(shí)，時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量?jī)x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(duì)測(cè)量元件進(jìn)行拆卸，檢查保護(hù)管內(nèi)是否有灰塵、水汽、是否松動(dòng)，而且可以使用萬(wàn)用表測(cè)試元件是否出現(xiàn)短路、短路的情況，并且及時(shí)修復(fù)。目前對(duì)于測(cè)溫元件的研究還有待完善，未來(lái)的發(fā)展主要是以開發(fā)新型測(cè)溫元件以及強(qiáng)化現(xiàn)有測(cè)溫元件為主，這些都需要國(guó)家在這一方面加以扶持，推行政策鼓勵(lì)測(cè)溫元件的研發(fā)工作，盡快實(shí)現(xiàn)測(cè)溫元件的現(xiàn)代化水平，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

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