第十二章（第2页）

2。热电偶温度计

热电偶温度计是以热电效应为基础，将温度变化转化为热电势变化进行温度测量的仪表。它结构简单，坚固耐用，使用方便，精度高，测量范围宽，便于远距离、多点、集中测量和自动控制，在工业生产和科研领域中应用极为普遍。

（1）热电偶的测温原理

热电偶测温依据的原理是1821年塞贝克发现的热电现象。如果将两根不同材料的金属导线A和B的两端焊在一起，这样就组成了一个闭合回路。因为两种不同金属自由电子的密度不同，当两种金属接触时，在两种金属的交界处就会因电子密度不同而产生电子扩散，扩散结果为在两金属接触面两侧形成静电场，即接触电势差。这种接触电势差仅与两金属的材料和接触点的温度有关，温度越高，金属中的自由电子就越活跃，致使接触处所产生的电场强度增加，接触面电动势也相应增高，由此可制成热电偶测温计。其中，直接用作测量介质温度的一端叫作工作端（也称为测量端），另一端叫作冷端（也称为补偿端）。冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

图3-9　热电偶温度计

（2）常用热电偶的特性

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。我国从1988年1月1日起，标准化热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S，B，E，K，R，J，T，N八种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。几种常用热电偶的特性数据见表3-2。使用者可以根据表中列出的数据，选择合适的二次仪表，确定热电偶的使用温度范围。

表3-2　标准热电偶的主要性能

注：①铂铑30表示该合金含70％的铂及30％的铑，以下类推。

（3）热电偶的校验

热电偶的热端在使用过程中，由于氧化、腐蚀、材料再结晶等因素的影响，其热电特性易发生改变，使测量误差越来越大，因此热电偶必须定期进行校验，测出热电势变化的情况，以便对高温氧化产生的误差进行校正。当热电势变化超出规定的误差范围时，应更换热电偶丝，更换后必须重新进行校验才能使用。

3。热电阻温度计

热电阻温度计是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定，信号可以远距离传送和记录。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻温度计包括金属丝电阻温度计和热敏电阻温度计两种。热电阻温度计的使用温度如表3-3所示。

表3-3　热电阻温度计的使用温度

（1）金属丝电阻温度计的工作原理

热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而改变的特性来进行温度测量的。纯金属及多数合金的电阻率随温度的升高而增加，即具有正的温度系数。在一定温度范围内，电阻与温度的关系是线性的。温度的变化可导致金属导体的电阻发生变化。这样，只要测出电阻值的变化，就可达到测量温度的目的。

由于感温元件占有一定的空间，所以不能像热电偶温度计那样，用来测量“点”的温度，当要求测量任何空间内或表面部分的平均温度时，热电阻温度计用起来非常方便。热电阻温度计的缺点是不能测定高温，因为流过的电流过大时，会发生自热现象而影响准确度。

（2）热敏电阻温度计

热敏电阻体是在锰、镍、钴、铁、锌、钛、镁等金属的氧化物中分别加入其他化合物制成的。热敏电阻和金属导体的热电阻不同，它是属于半导体，具有负电阻温度系数，其电阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。虽然温度升高，粒子的无规则运动加剧，引起自由电子迁移率略为下降，然而自由电子的数目随温度的升高而增加得更快，所以温度升高其电阻值下降。

（3）热电阻测温系统的组成

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。组成热电阻测温系统时必须注意以下两点：一是热电阻和显示仪表的分度号必须一致；二是为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。