热电阻传感器工作原理分析热电偶传感器的工作原理及应用

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2019-12-18 00:35:30 来源：朵拉利品网

1, 热电偶传感器的工作原理及应用

热电偶型温度传感器具有量程大、成本低、响应速度快、耐久性好等特点，被广泛的应用于工业现场的温度测量。R型热电偶可以测量1700多度（℃）的高温，在高温测量场合有广泛的应用。今天这篇文章，我们来谈谈热电偶的工作原理。
什么是热电偶呢？
热电偶（thermocouple）是把两种不同材料的金属的一端连接起来，利用热电效应来测量温度的传感器。如下图：
热电效应是热电偶的物理基础，什么是热电效应呢？
我们知道，当在一段金属丝的两端施加电压时，金属丝会有电流流过并发热。这种现象称为电流的热效应。
1821年，德国科学家托马斯·约翰·赛贝克（seebeck）发现了电流热效应的逆效应：即当给一段金属丝的两端施加不同的温度时，金属丝的两端会产生电动势，闭合回路后金属丝中会有电流流过。这种现象被称为热电效应，也称为塞贝克效应。
下面是热电效应的图解：
图中黑线表示金属丝，T1、T2和T3表示金属丝上不同的温度差，T3大于T1。
设T3和T1的温度差为ΔT，则金属丝两端的电压：
V31=S(T)xΔT；其中S(T)称为塞贝克系数。
既然一条金属丝两端在不同的温度下可以产生电压差，那么热电偶为什么要使用两种金属呢？
答案是：如果电压表的探针使用的是与被测金属丝相同的金属，理论上电压表将测量不到任何电压。因为这相当于把金属丝延长了，而延长后的金属丝两端没有温度差，因此就不会产生电压差。
不同金属的塞贝克系数是不同的，测量电压等于两种材料的塞贝克系数函数之差的积分，这就是热电偶使用两种不同金属的原因。
根据两种金属的种类及含量的不同，热电偶可分为不同的类型。
GB/T 16839将热电偶分成如下几个类别：
热电偶的字母标志也称为分度号
热电偶中两种金属的连接端称为测量端，也称为热端；与之相对应的一端称为冷端。冷端作为参考端，早期使用冰水温度（0℃）作为参考。通过测量的电压的不同，以冷端为参考，来计算热端的温度。
随着技术的发展，热电偶的冷端并不必须为0℃。目前市场一些PLC的热电偶模块，比如S7-1200的SM1231 Thermocouple，可以通过冷端补偿技术，根据测量到的电压值来计算出测量端的温度。示意图如下：
注：冷端作为参考端，温度应基本保持不变。
好了，关于热电偶的工作原理就先介绍到这里。如果你喜欢这篇文章，可以去官网（www.founderchip.com）下载本文PDF版本。
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2, 热电偶传感器的工作原理？

热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。
热电阻的优点：
1、压簧式感温元件，抗振性能好；
2、测温精度高；
3、机械强度高，耐高温耐压性能好；
4、进口薄膜电阻元件，性能可靠稳定。
热电阻安装的注意事项：
1、热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上，安装时应有保护套管，以方便检修和更换。
2、测量管道内温度时，元件长度应在管道中心线上（即保护管插入深度应为管径的一半）。
3、温度动圈表安装时，开孔尺寸要合适，安装要美观大方。
4、高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。
5、要根据不同的温度选择不同的测量元件。一般测量温度小于400℃时选择热电阻。
6、接线要合理美观，表针指示要正确。
参考资料来源：搜狗百科-热电阻

3, 温度传感器的工作原理

热电阻阻值呈正温度特性，其阻值随温度升高而升高.例如：Pt100温度传感器在0℃时阻值为100Ω， 100℃时阻值为138.51Ω， 200℃时阻值为175.86Ω……
温度每升高1℃，阻值增加0.38Ω左右.只要测出相对于100Ω阻值的增量，就可以得到相对于0℃的温度增量.实际应用中常采用不平衡电桥来检测Pt100阻值增量（见附图一）.
图一中，Rt为Pt100温度传感器，它和其余的三个桥臂电阻R组成了一个电桥，R的阻值为100Ω.当测量温度为0℃时，Pt100传感器为100Ω，电桥平衡，通过检流器（表头）的电流为“零”，指示为0℃.当测量温度高于0℃时，Pt100传感器阻值将大于100Ω，电桥不平衡，通过检流器（表头）的电流不为“零”，在表头指示的位置标上被测点的温度值.被测点温度愈高，表头的偏转愈大，表示的温度值就愈大.
如果测点距离仪表（电桥）很远，Pt100传感器和仪表间连接导线的电阻将会影响检测的正确性.从图一中可以看到，接传感器的桥臂在0℃时的阻值不是100Ω，而是（100+2r）Ω.热电阻三线接法可以消除导线电阻的影响.从图二可看到两根导线的电阻被分别接在上下两个桥臂中，导线电阻引起的测量误差被抵消了.
热电阻的四线接法……？不清楚，有这样的接法吗？

名词解释

100

100（One hundred）是一个阿拉伯数字、偶数，也是最小的三位数。100是99和101之间的自然数，为2与50的乘积；在玄幻风水中，100被称为圆满的数字。

Pt100

pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。