1、熱電偶

利用不同金屬的熱效應產生電位差，其溫度范圍廣，一般測量數百度的溫度。

熱電偶是工業上zui常用的溫度檢測元件之一。 優勢包括:

①測量精度高。 由于熱電偶直接與被測對象接觸，因此不受中間介質的影響。

②測量范圍廣。 通常的熱電偶可以從-50~+1600℃連續測量，特定的特殊熱電偶zui可以測量到-269℃(例如鐵鎳鉻合金)，zui可以測量到+2800℃(例如鎢-錸)。

③結構簡單，使用方便。 熱電偶通常由兩種不同的電線組成，且不受大小和開頭限制，外面有保護套，使用方便。

(1)熱電偶測溫的基本原理

兩種不同材質的導體在某一點相互連接時，如果加熱該連接點，則在它們沒有加熱的地方會產生電位差。 該電位差的數值與未加熱部位的測量點的溫度有關，與這兩個導體的材質有關。 這種現象可以在很寬的溫度范圍內發生，通過測量這個電位差，再測量不加熱場所的周圍溫度，就可以正確地知道熱點的溫度。 因為需要兩種不同材質的導體，所以被稱為“熱電偶”。 根據材質制作的熱電偶根據溫度范圍的不同，靈敏度也不同。 熱電偶的靈敏度是指熱點溫度變化1℃時的輸出電位差的變化量。 在許多金屬材料支撐的熱電偶中，該數值在約5~40mV/℃之間。

熱電偶傳感器有其獨特的優點和缺點，靈敏度低，易受干擾信號的影響，也易受前置放大器的溫度漂移的影響，因此不適于測量微小的溫度變化。 熱電偶的靈敏度與材料的粗細無關，即使是非常細的材料也能制作溫度傳感器。 由于制作熱電偶的金屬材料伸長率也很好，因此這種微細的測溫元件具有非常高的響應速度，可以測量快速變化的過程。

(2)熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩類。 調用的標準熱電偶是指國家標準規定了熱電勢與溫度的關系、允許誤差、統一的標準尺度的熱電偶，有與其配套的顯示器。 未標準化的熱電偶不及使用范圍或數量級標準化的熱電偶，一般也沒有統一的標度表，主要用于特殊情況下的測量。 標準化熱電偶我國自1988年1月1日起，熱電偶和熱阻均按IEC國際標準生產，將s、b、e、k、r、j、t 7種標準化熱電偶指定為中國統一設計型熱電偶。 各種熱電偶的測量范圍、優點和缺點:

s型熱電偶:鉑銠10-鉑熱電偶，溫度范圍0~1600℃，舊索引號LB-3。 優點:耐熱性、穩定性、重現性良好，優良的耐氧化性、耐濁性良好，可以標準使用。 缺點:熱電動勢值小，還原性氣體環境弱(特別是氫、金屬蒸汽)補償導線誤差大，價格高。

r型熱電偶:鉑銠13-鉑熱電偶，溫度范圍為0~1600℃。 優點:耐熱性、穩定性、重現性良好，優良的耐氧化性、耐濁性良好，可以標準使用。 缺點:熱電動勢值小，還原性氣體環境弱(特別是氫、金屬蒸汽)補償導線誤差大，價格高。

b型熱電偶:鉑銠30-鉑銠6熱電偶，溫度范圍600~1800℃，舊索引號LL-2，自由端不需要在0~50℃下補償引線。 優點: 1000℃以上1800℃； 常溫環境下熱電動勢非常小，無需補償導線的耐氧化性、耐濁性良好，耐熱性和機械強度優于r型。 缺點:中低溫區熱電動勢極小，600℃以下的測定溫度不正確，熱電動勢值小，熱電動勢線性差的價格高。

k型熱電偶:鎳鉻合金熱電偶、鎳鉻合金熱電偶、溫度范圍-200~1300℃。 優點:熱電動勢線性良好，1000℃以下的耐氧化性良好； 金屬熱電偶的穩定性很好。 缺點:還原性氣體環境，特別是一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體不適用的熱電動勢，與貴金屬熱電偶相比，由于經時變化大的短范圍的排序的影響而產生誤差。

n型熱電偶:鎳鉻-鎳硅熱電偶，溫度范圍-270~1300℃。 優點:熱電動勢線性良好，1200℃以下的耐氧化性良好； k型的改良型，GreenRot的影響小，耐熱溫度高于k型。 缺點:不適用于還原性氣體環境的熱電動勢與貴金屬熱電偶相比，經時變化較大。

e型熱電偶:鎳鉻-康銅熱電偶，溫度范圍-270~1000℃。 優點:與以往熱電偶的靈敏度zui佳者j熱電偶相比，耐熱性良好，適合雙腳無磁性氧化性氣體的環境價格便宜。 缺點:存在一些不適用于還原性氣體環境的歷史現象。

j型熱電偶:鐵-康銅熱電偶，溫度范圍-210~1200℃。 優點:還原性氣體環境中可使用的熱電動勢比k熱電偶便宜20%，適合中溫地區使用。 缺點: ( + )腳容易生銹，重現性差。

t型熱電偶:銅-康銅熱電偶，溫度范圍-270~400℃。 優點:熱電動勢線性良好，低溫特性良好，重現性好，可用于高精度的還原性氣體環境。 缺點:使用溫度極限低( + )腳的銅容易氧化，導熱誤差大。

(3)熱電偶的結構形成

為了確保熱電偶可靠穩定地工作，熱電偶的結構形式要求如下

①構成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固

②兩個熱電極必須相互絕緣，防止短路

③補償導線與熱電偶自由端的連接應簡單可靠

④保護套必須保證熱電極與有害介質充分隔離。

(4)熱電偶冷端的溫度補償

熱電偶的自由端溫度為0℃，由熱電偶的測溫原理可知，只有在熱電偶的冷端溫度沒有變化的情況下，熱電動勢才是被測定溫度的單位函數。 在實際應用中，由于熱電偶的冷端接近熱端，冷瑞露出空間，易受周圍環境溫度變化的影響，難以保持沖端溫度恒定。 因此需要進行冷溫度補償處理。

熱電偶的材料一般是貴重的(特別是采用貴金屬時)，從測溫點到儀表的距離較遠，為了節約熱電偶的材料，降低成本，通常使用補償導線將熱電偶的冷端(自由端)延長到溫度比較穩定的控制室，并與儀表端子連接。 必須指出，熱電偶補償導線的作用只是將熱電偶的冷端子移動到控制室的儀表端子，不能消除冷端子的溫度變化對測溫的影響，不能進行補償。 因此，為了補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響，需要采用其他的修正方法。

使用熱電偶補償導線時，要注意形式一致，不能搞錯極性，補償導線和熱電偶連接端的溫度不得超過100℃。

3.ic內置溫度傳感器

所有數字讀取必須與單片機協同使用，能夠連接網絡使用，能夠用三線讀取溫度、電源、地點、數據。

4、晶體管在要求不高時也可作為溫度傳感器使用，但其線性不太好，價格低，因此常被采用。

二、非接觸式溫度傳感器的傳感器與被測量者相互不接觸，也稱為非接觸式測溫計。

該儀器可用于測量運動物體、小目標和熱容量或溫度變化快(瞬變)的目標表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。 zui中常用的非接觸式測溫計根據黑體輻射的基本規律，被稱為輻射測溫計。 輻射測溫法有亮度法(參照光學溫度計)、輻射法(參照輻射溫度計)、比色溫度計(參照比色溫度計)。 各種輻射測溫方法只能測定相應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。 只有測量黑體(即使吸收了輻射全體也不會反射光的物體)的溫度才是真正的溫度。 測量物體的實際溫度需要修正材料表面的放射率。 材料的表面放射率不僅取決于溫度和波長，還取決于表面狀態、涂膜和顯微組織等，因此難以測定。 在自動生產中，有必要利用放射測溫法測量或控制特定物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度、各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度等。 在這些具體情況下，物體表面的放射率的測定非常困難。 在固體表面溫度的自動測定和控制中，可以使用附加的反射鏡與被測定表面一起構成黑體空洞。 附加輻射的影響提高了受檢表面的有效輻射和有效輻射系數。 通過利用有效輻射系數用儀表校正實測溫度，zui較終能夠得到被測表面的真實溫度。 zui是典型的附加反射鏡是半球反射鏡。 球中心附近的被測面的擴散放射能被半球反射鏡反射，返回表面形成追加放射，提高有效放射系數。 關于氣體和液體介質實際溫度的輻射測量，有將耐熱材料管插入一定深度形成黑體空洞的方法。 通過計算求出與介質達到熱平衡后圓筒空洞的有效放射系數。 自動測量和控制可以修改使用此值測量的模腔底部溫度(介質溫度)，以獲得介質的實際溫度。

非接觸測溫的優點:由于測定上限不受溫感元件的耐溫度限制，因此zui高測溫溫度原則上沒有限制。 對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。 隨著紅外技術的發展，輻射測溫逐漸從可見光擴散到紅外線，從700℃以下到常溫，分辨率高。

本文熱電偶高頻詞： 測量  測溫 

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