热电偶传感器测量温度

图4-3　热电阻测温电桥电路

图4-4　热电阻三线制电桥电路

二、热敏电阻

热敏电阻利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量。与其他温度传感器相比，热敏电阻温度系数大，灵敏度高，响应迅速、测量线路简单，有些型号的传感器不用放大器就能输出几伏的电压，体积小，寿命长，价格便宜。由于本身阻值较大，因此，可不必考虑导线带来的误差，适于远距离的测量和控制。在需要耐湿、耐酸、耐碱、耐热冲击、耐振动的场合可靠性较高。它的缺点是非线性较严重，在电路上要进行线性补偿，互换性较差。

热敏电阻主要用于点温度、小温差温度的测量，远距离、多点测量与控制，温度补偿和电路的自动调节等。测温范围为-50～450℃。

1.热敏电阻分类

图4-5　各种热敏电阻的特性曲线

1—突变型NTC；2—NTC；3—PTC；4—突变型PTC

热敏电阻的温度系数有正有负，按温度系数的不同，热敏电阻可分为NTC，PTC，CTR3类。NTC为负温度系数的热敏电阻；PTC为正温度系数的热敏电阻；CTR为临界温度热敏电阻。CTR一般也是负温度系数，但与NTC不同的是，在某一温度范围内，电阻值会发生急剧变化。如图4-5所示为热敏电阻的电阻温度特性曲线。

NTC热敏电阻主要用于温度测量和补偿，测温范围一般为-50～350℃，也可用于低温测量（-130～0℃）、中温测量（150～750℃），甚至更高温度，测量温度范围根据制造时的材料不同而不同。

PTC热敏电阻既可作为温度敏感元件，又可在电子线路中起限流、保护作用。PTC突变型热敏电阻主要用作温度开关；PTC缓变型热敏电阻主要用于在较宽的温度范围内进行温度补偿或温度测量。当PTC热敏电阻用于电路自动调节时，为克服或减小其分布电容较大的缺点，应选用直流或60Hz以下的工频电源。

CTR热敏电阻主要用作温度开关。

热敏电阻一般不适用于高精度温度测量和控制，但在测温范围很小时，也可获得较好的精度。它非常适于在家用电器、空调器、复印机、电子体温计、点温度计、表面温度计、汽车等产品中作测温控温和加热元件。

2.热敏电阻的应用

热敏电阻的测量线路一般也用电桥。热敏电阻的应用主要有以下4个方面。

（1）热敏电阻测温

用于测量温度的热敏电阻结构简单，价格便宜。没有外保护层的热敏电阻只能用于干燥的环境中，在潮湿、腐蚀性等恶劣环境下只能用密封的热敏电阻，如图4-6所示为热敏电阻测量温度的电路图。

图4-6　热敏电阻体温表原理图

测量时先对仪表进行标定。将绝缘的热敏电阻放入32℃（表头的零位）的温水中，待热量平衡后，调节RP1，使指针在32℃上，再加热水，用更高一级的温度计监测水温，使其上升到45℃。待热量平衡后，调节RP2，使指针指在45℃上。再加入冷水，逐渐降温，反复检查32～45℃范围内刻度的准确性。

（2）热敏电阻用于温度补偿

热敏电阻可在一定范围内对某些元件进行温度补偿。例如，由铜线绕制而成的动圈式仪表表头中的动圈，当温度升高时，电阻增大，引起测量误差。如果在动圈回路中串接负温度系数的热敏电阻，则可以抵消由于温度变化所产生的测量误差。

（3）热敏电阻用于温度控制

在空调、电热水器、自动保温电饭锅、冰箱等家用电器中，热敏电阻常用于温度控制。如图4-7所示为负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用。

当冰箱接通电源时，由R4和R5经分压后给A1的同相端提供一固定基准电压Ui1，由温度调节电路RP1输出一设定温度电压Ui3给A2的反相输入端，这样就由A1组成开机检测电路，由A2组成关机检测电路。

当冰箱内的温度高于设定温度时，由于温度传感器Rt（热敏电阻）和R3的分压Ui2＞Ui1、Ui2＞Ui3，因此A1输出低电平，而A2输出高电平。由IC2组成的RS触发器的输出端输出高电平，使VT导通，继电器工作，其常开触点闭合，接通压缩机电动机电路，压缩机开始制冷。

当压缩机工作一定时间后，冰箱内的温度下降，到达设定温度时，温度传感器阻值增大，使A1的反相输入端和A2的同相输入端电位Ui2下降，Ui2＜Ui1、Ui2＜Ui3，A1的输出端变为高电平，而A2的输出端变为低电平，RS触发器的工作状态发生变化，其输出为低电平，而使VT截止，继电器S停止工作，触点S-1被释放，压缩机停止运转。

图4-7　负温度系数热敏电阻在电冰箱温度控制中的应用

若电冰箱停止制冷一段时间后，冰箱内的温度慢慢升高，此时开机检测电路A1、关机检测电路A2及RS触发器又翻转一次，使压缩机重新开始制冷。这样周而复始的工作，达到控制电冰箱内温度的目的。

（4）热敏电阻用于过热保护

利用临界温度系数热敏电阻的电阻温度特性，可制成过热保护电路。例如，将临界温度系数热敏电阻安放在电动机定子绕组中并与电动机继电器串联。当电动机过载时定子电流增大，引起过热，热敏电阻检测温度的变化，当温度大于临界温度时，电阻发生突变，供给继电器的电流突然增大，继电器断开，从而实现了过热保护。

【任务实施】

一、模块选择

本单元使用加热温度室、温度传感器电路与控制电路板、玻璃管水银温度计、直流稳压电源、低压交流电源、数字电压表、位移台架模块来实现。

①温度传感器电路如图4-8所示，其接线图如图4-9所示。AD590能把温度信号转变为与绝对温度值成正比的电流信号I0，比例因子为1μA／K。通过运算放大器实现电流运算I2=I0-I1，在运算放大器输出端得到与温度为线性关系的电压Uo。

图4-8　温度传感器实验原理图

通过调节电位器RP1和RP2，可以使Uo在被测温度范围内具有合适的数值。例如，被测温度范围为0～100℃，则可在0℃时，调节RP1使Uo为0V；在100℃时，调节RP2使Uo为5V，这样被测温度每变化1℃对应Uo变化50mV。

在本实验中，由于0℃和100℃这两个温度不便得到，因此，温度或电压的标定采用理论值推算的方法。

图4-9　温度传感器实验连线图

在0℃下AD590的电流理论值为273.2μA，要使输出电压Uo为0V，则I0与I1相等：

I1=I0==273．2μA，那么R1+RP1= =18.31kΩ

100℃下AD590的电流理论值为373.2μA，此时要使Uo为5V，则

=I0-I1=100μA，那么R2+RP2==50kΩ

②如果将转换电路的输出电压连接到加热及温度控制电路中（见图4-10）的电压比较器，通过继电器控制保温盒电热元件的通电或断电，这样根据电压比较器调温端的基准电压大小，就能使保温盒内的温度保持在某一数值范围内。加热及温度控制电路连线图如图4-11所示。

图4-10　加热及温度控制电路图

图4-11　加热及温度控制连线图

二、数据检测

①固定好位移台架，将内装温度传感器的保温盒置于位移台架上，将水银温度计插入保温盒内，轻靠在温度传感器上。

②在此实验中，用输出电压Uo反映实测温度，用温度计作为校核标准。根据上述理论推算方法，在温度传感器转换电路板上，调整好RP1和RP2的阻值。

③按照图4-9和图4-11接线，将实验箱面板、转换电路板和温度传感器小板上的有关点相连，另外连接E点和Q点，将面板上的数字电压表置于20V挡，转换电路板上S2打在B2（低温）侧。

④接通电源（加热电源开关S1断开），经过几分钟，等待电路工作稳定，此时实验系统所测量的温度为室温t。细调RP1使输出电压Uo与室温相对应，其数值关系为Uo=0.05t。

⑤调节电位器RP4，使温度给定电压为2.5V，即表示设定温度为50℃，接通加热电源开关，观察升温过程。

在升温过程中，由于温度计的热惯性比AD590在，因此温度计指示值要慢于Uo的变化。此时转换电路板上的红色指示灯VD1灭，继电器J断开，传感器小板上的绿色指示灯亮，表示处于加热过程。

当Uo达到2.5V时，继电器J吸合，断开加热电源，但温度仍会继续稍有上升，然后下降。当Uo降到2.5V时，继电器J断开，接通加热电源，温度仍会继续稍有下降，然后上升。经过几次这样的循环，温度变化范围会稳定下来。

如果温度计的平均指示值小于50℃，应适当减小RP2的阻值；反之，则要增加。调整RP2，使温度计的平均指示值尽量接近50℃。

⑥调节RP4，使给定电压为3V，设定温度为60℃，重复上一步骤。

【展示评价】

【思考与练习】

一、填空题

1.热电阻最常用的材料是_________和_________，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。

2.热电阻引线方式有3种，其中_________适用于工业测量，一般精度要求场合；_________适用于引线不长，精度要求较低的场合；_________适用于实验室测量，精度要求高的场合。

二、简答题

1.铂电阻的主要特点是什么？

2.热电阻由哪些部分组成？

【知识拓展】

对热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可考及维修方便，且不影响设备运行和生产操作。要满足以上要求，在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点：

①为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门、弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。

②带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应有足够的插入深度：

a.对于测量管道中心流体温度的热电阻，一般都应将其测量端插入管道中心处（垂直安装或倾斜安装），如被测流体的管道直径是200mm，那么热电阻插入深度应选择100mm。

b.对于高温高压和高速流体的温度测量（如主蒸汽温度），为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻，浅插式的热电阻保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm；热套式热电阻的标准插入深度为100mm。

c.假如需要测量的是烟道内烟气的温度，尽管烟道直径为4m，热电阻插入深度为1m即可。

d.当测量原件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装，或加装支撑架和保护套管。

任务二　热电偶传感器测量温度

【任务分析】

热电偶作为温度传感器，测得与温度相应的热电动势，热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。

【知识准备】

热电偶作为温度传感器，测得与温度相应的热电动势，由仪表显示出温度值。热电偶广泛用来测量-270～2800℃范围内的温度，具有结构简单、价格便宜、准确度高、热惯性小、响应速度快、测温范围广等特点。由于热电偶将温度转化成电量进行检测，使温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换都很方便，适用于远距离测量和自动控制。因此，热电偶在温度测量中占有很重要的地位。

一、热电效应

两种不同材料的导体A和B组成一个闭合回路时，如图4-12所示，若两接点温度不同，则在该电路中会产生电动势，这种现象称为热电效应。该电动势称为热电动势。

由两种导体的组合并将温度转化为热电动势的传感器称为热电偶，组成热电偶的材料A和B称为热电极，两个接点中温度高的一端称为热端或测量端，另一端则称为冷端或参考端。

图4-12　热电偶测温原理图

热电动势是由两种导体的接触电势（珀尔贴电势）和单一导体的温差电势（汤姆逊电势）所组成。热电动势的大小与两种导体材料的性质及接点温度有关。

接触电动势——由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。不同导体内部的电子密度是不同的，当两种电子密度不同的导体A与B接触时，接触面上就会发生电子扩散，电子从电子密度高的导体流向密度低的导体。电子扩散的速率与两导体的电子密度有关并和接触区的温度成正比。设导体A和B的自由电子密度为NA和NB，且NA＞NB，电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电，导体B则获得电子而带负电，在接触面形成电场。这个电场阻碍了电子的扩散，达到动平衡时，在接触区形成一个稳定的电位差，即接触电势。其大小为

由于温度梯度的存在，改变了电子的能量分布，高温端（t）电子将向低温端（t0）扩散，致使高温端因失去电子带正电，低温端因获得电子而带负电。因而在同一导体两端也产生电位差，并阻止电子从高温端向低温端扩散，于是电子扩散形成动平衡，此时所建立的电位差称为温差电势即汤姆逊电势，它与温度的关系为

由图4-13可知，热电偶回路中产生的总热电势为

在总热电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为

对于已选定的热电偶，当参考温度t0恒定时，eAB（t0）=C为常数，总热电动势就变成测量端温度t的单值函数，即

图4-13　热电偶回路总热电势

在实际应用中，热电势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定的。分度表是参考端温度为0℃时，通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。

二、热电偶基本定律

1.中间导体定律

在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。根据这一定则，可将热电偶的一个接点断开接入第三种导体，也可将热电偶的一种导体断开接入第三种导体，只要每一种导体的两端温度相同，均不影响回路的总热电动势。在实际测温电路中，必须有连接导线和显示仪器，若把连接导线和显示仪器看成第三种导体，只要它们的两端温度相同，则不影响总热电动势。

根据这个定律，可采取任何方式焊接导线，也可将热电动势通过导线接至测量仪表进行测量，且不影响测量精度。可采用开路热电偶对液态金属和金属壁面进行温度测量，只要保证两热电极插入的地方温度相同即可，如图4-14所示。

图4-14　连接仪表的热电偶测量回路

2.中间温度定律

在热电偶测温回路中，tc为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t，t0时的热电势EAB（t，t0）等于热电偶AB在接点温度t，tc和tc，t0时的热电势EAB（t，tc）和EAB（tc，t0）的代数和，即

利用该定律，可对参考端温度不为0℃的热电势进行修正。另外，可选用廉价的热电偶A忆，B忆代替tc到t0段的热电偶A，B，只要在tc，t0温度范围内A忆，B忆与A，B热电偶具有相近的热电势特性，便可将热电偶冷端延长到温度恒定的地方再进行测量，使测量距离加长，还可降低测量成本，而且不受原热电偶自由端温度tc的影响。这就是在实际测量中，对冷端温度进行修正，运用补偿导线延长测温距离，消除热电偶自由端温度变化影响的道理。

热电势只取决于冷、热接点的温度，而与热电极上的温度分布无关。

3.参考电极定律

如图4-15所示，已知热电极A，B与参考电极C组成的热电偶在接点温度为（t，t0）时的热电动势分别为EAC（t，t0），EBC（t，t0），则相同温度下，由A，B两种热电极配对后的热电动势EAB可按下面公式计算为

图4-15　参考电极定律

参考电极定律大大简化了热电偶选配电极的工作，只要获得有关电极与参考电极配对的热电势，那么，任何两种电极配对后的热电势均可利用该定理计算，而不需要逐个进行测定。由于纯铂丝的物理化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以目前常用纯铂丝作为标准电极。

例4-1　已知铂铑30-铂热电偶的E（1084.5℃，0℃）=13.937mV，铂铑6-铂热电偶的E（1084.5℃，0℃）=8.354mV，求：铂铑30-铂铑6热电偶在同样温度条件下的热电动势。

解：设A为铂铑30电极，B为铂铑6电极，C为纯铂电极。

EAB（1084.5℃，0℃）

=EAC（1084.5℃，0℃）-EBC（1084.5℃，0℃）

=5.622mV

三、热电偶的材料与结构

1.热电偶的材料

适于制作热电偶的材料有300多种，其中广泛应用的有40～50种。国际电工委员会向世界各国推荐8种热电偶作为标准化热电偶，我国标准化热电偶也有8种。分别是：铂铑10-铂（分度号为S）、铂铑13-铂（R）、铂铑30-铂铑6（B）、镍铬-镍硅（K）、镍铬-康铜（E）、铁-康铜（J）、铜-康铜（T）及镍铬硅-镍硅（N）。

2.热电偶的结构

普通型热电偶：主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。铠装热电偶：由金属保护套管、绝缘材料及热电极三者组合成一体的特殊结构的热电偶。薄膜热电偶：用真空蒸镀的方法，把热电极材料蒸镀在绝缘基板上而制成。测量端既小又薄，厚度为几微米左右，热容量小，响应速度快，便于敷贴。

四、热电偶冷端的温度补偿

根据热电偶测温原理，只有当热电偶的参考端的温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单值函数。经常使用的分度表及显示仪表，都是以热电偶参考端的温度为0℃为先决条件的。但是在实际使用中，因热电偶长度受到一定限制，参考端温度直接受被测介质与环境温度的影响，不仅难于保持0℃，而且往往是波动的，无法进行参考端温度修正。因此，要使变化很大的参考端温度恒定下来，通常采用以下方法：

1.0℃恒温法

将热电偶的冷端置于0℃的恒温器内，保持为0℃。此时测得的热电势可以准确地反映热端温度变化的大小，直接查对应的热电偶分度表即可得知热端温度的大小，如图4-16所示。

2.冷端温度修正法

将冷端置于其他恒温器内，使之保持温度恒定，避免由于环境温度的波动而引入误差。利用中间温度定律即可求出测量端相对于0℃的热电势。此方法在热电偶与动圈式仪表配套使用时特别实用。

图4-16　0℃恒温法

图4-17　补偿导线法

3.补偿导线法

实际测温时，由于热电偶的长度有限，冷端温度将直接受到被测介质温度和周围环境的影响。例如，热电偶安装在电炉壁上，电炉周围的空气温度的不稳定会影响到接线盒中的冷端的温度，造成测量误差。为了使冷端不受测量端温度的影响，可将热电偶加长，但同时也增加了测量费用。所以一般采用在一定温度范围内（0～100℃）与热电偶热电特性相近且廉价的材料代替热电偶来延长热电极，这种导线称为补偿导线，这种方法称为补偿导线法。如图4-17所示。A忆，B忆为补偿导线，根据补偿导线的定义有：

使用补偿导线必须注意两个问题：

①两根补偿导线与热电偶相连的接点温度必须相同，接点温度不超过100℃；

②不同的热电偶要与其型号相应的补偿导线配套使用，且必须在规定的温度范围内使用，极性不能接反。

在我国，补偿导线已有定型产品，见表4-1。

表4-1　补偿导线知识

五、热电偶测温线路

1.测量某一点温度

测量某一点温度（一个热电偶和一个仪表配用的基本电路），如图4-18所示。

图4-18　热电偶测量温度

图4-19　热电偶测量两点温差

2.测量两点温度之差的电路

两只同型号的热电偶反向串联，如图4-19所示。

3.测量两点间温度和的电路（见图4-20）

两只同型号的热电偶正向串联仪表的读数为

该电路的特点是：输出的热电势较大，提高了测试灵敏度，可测量微小温度的变化。并且因为热电偶串联，只要有一只热电偶烧断，仪表即没有指示，可立即发现故障。

图4-20　测量两点间温度和

图4-21　测量两点间平均温度

4.测量两点间平均温度的电路（见图4-21）

两只同型号的热电偶并联仪表的读数为

图中每一只热电偶分别串接了均衡电阻R1，R2，其作用是在t1，t2不相等时，在每一只热电偶回路中流过的电流不受热电偶本身内阻不相等时的影响，所以R1，R2的阻值很大。

该电路的缺点是：当某一热电偶烧断时，不能立即察觉，会造成测量误差。

5.多点温度测量线路

通过波段开关，可用一台显示仪表分别测量多点温度，如图4-22所示。该种连接方法要求每只热电偶型号相同，测量范围不能超过仪表指示量程，热电偶的冷端处于同一温度下。多点温度测量电路多用于自动巡回检测中，可节约测量经费。

六、热电偶的应用

热电偶用于金属表面温度的测量，一般当被测金属表面温度在200～300℃或以下时，可采用粘合剂将热电偶的结点粘在金属表面，当被测表面温度较高，而且要求测量精度高和响应时间常数小的情况下，常采用焊接，将热电偶的头部焊于金属表面。

图4-22　一台仪表分别测量多点温度

例4-2　测控应用

如图4-23所示为常用炉温测量控制系统。图中由毫伏定值器给出设定温度对应的毫伏数，当热电偶测量的热电势与定值器输出的数值有偏差时，说明炉温偏离设定值，此偏差经放大器放大后送到调节器，再经晶闸管触发器推动晶闸管执行器，从而调整炉丝加热功率，消除偏差，达到温控的目的。

图4-23　热电偶温控系统

例4-3　热电偶用于管道内温度的测量

如图4-24所示为管道内温度测量热电偶的安装方法。热电偶的安装应尽量做到使测温准确、安全可靠及维修方便。不管采用何种安装方式，均应使热电偶插入管道内有足够的深度。安装热电偶时，应将测量端迎着流体方向。

图4-24　管道内温度测量热电偶的安装

【任务实施】

一、模块选择

本单元使用加热源、K型热电偶（温度控制用）、K型热电偶（测量用）、温度控制单位、温度传感器实验板、数字电压表、万用表（自备）模块实施。

当两种不同的金属组成回路，如两个接点处的温度不同，在回路中就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称为工作端，置于被测温度场，温度低的接点称为冷端（或自由端），冷端的温度为恒温，一般为室温或补偿后的0℃或25℃。

热电偶实验原理图如图4-25所示。K型热电偶接至差动放大器的输入端，经放大后输出电压由数字电压表显示。K型热电偶温度控制实验连线图如图4-26所示。

图4-25　K型热电偶温度控制实验原理图

图4-26　K型热电偶温度控制实验连线图

二、数据检测

①仔细阅读附录中的“温度控制仪表操作说明”，学会基本参数设定。

②将温度控制用的热电偶插入加热源的一个传感器安置孔中，热电偶自由端引线插入面板中的热电偶插孔中，红线为正极。

③将加热源的两根电源线与面板上的AC16V电源插孔相连。

④将E，G两端短接并接地，接通电源，调节RP3使OUT2为零，然后断开E，G之间的短接线。

⑤按照图4-26进行接线，测量用的K型热电偶放入加热源的另一个插孔中，两根引出线接至电路板上的E，G两端，注意引出线带红色套管或红色斜线的为正极，接至E端。

⑥设定温度控制仪的给定值为50℃，接通加热开关，待温度稳定时，调节Rw2使数字电压表指示值为K型热电偶50℃下分度值的100倍，以便读数（K型热电偶50℃时的分度值为2.022mV），重新设定温度给定值为52℃，等待温度稳定时记录下数字电压表读数，重复进行以上步骤，温度给定值每次增加2℃，将实验结果记入下表中。

【展示评价】

【思考与练习】

一、填空题

1.常用的热电式传感元件有_________和_________。

2.在各种热电式传感器中，最为普遍的是以将温度转换为_________或电阻变化。

3.热电偶是将温度变化转换为_________的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为_________变化的测温元件。

二、简答题

1.为什么要对热电偶进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪几种？补偿导线的作用是什么？连接补偿导线要注意哪些问题？

2.热电偶测温线路有几种？试画出每种测温电路原理图，并写出热电势表达式。

3.试比较热电偶、热电阻、热敏电阻的异同。

【知识拓展】

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用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，有与其配套的显示仪表可供选用。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。从1988年1月1日起，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，T7种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

热电偶的种类：装配热电偶、铠装热电偶、端面热电偶、压簧固定热电偶、高温热电偶、铂铑热电偶、防腐热电偶、耐磨热电偶、高压热电偶、特殊热电偶、手持式热电偶、微型热电偶、贵金属热电偶、快速热电偶、钨铼热电偶、单芯铠装热电偶等。

从理论上讲，任何两种不同导体（或半导体）都可以配制成热电偶，但是作为实用的测温元件，对它的要求是多方面的。为了保证工程技术中的可靠性，以及足够的测量精度，并不是所有材料都能组成热电偶，一般对热电偶的电极材料，基本要求是：

①在测温范围内，热电性质稳定，不随时间而变化，有足够的物理化学稳定性，不易氧化或腐蚀；

②电阻温度系数小，导电率高，比热小；

③测温中产生热电势要大，并且热电势与温度之间呈线性或接近线性的单值函数关系；

④材料复制性好，机械强度高，制造工艺简单，价格便宜。

【项目小结】

热电偶是将温度信号转换为电信号输出的热电动势传感器，其工作原理基于热电效应。任何两种不同材料的导体都可以组成热电偶，但从测温的范围、灵敏度、精度等要求来看，热电偶组成材料必须严格选择。国际上公认的有8种标准化热电偶，工业上常用的有4种标准化热电偶材料。

热电偶的种类很多，其结构及外形也不尽相同，但基本组成大致一样。通常由热电极、绝缘材料、接线盒和保护套等组成。按照热电偶结构划分，可分为普通型热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶等。各种热电偶有其各自的特性以及应用场合，应学会选择合适型号的热电偶进行温度检测。

由电偶测温原理可知，热电偶输出的热电势仅反映出两个接点之间的温度差。只有当热电偶冷端温度保持不变，热电势才被测温度的单值函数。在实际测温过程中，冷端温度很难保持恒定，这就必须对冷端温度采用一定的方法进行处理。常用的方法有冷端0℃恒温法、补偿导线法、公式修正法、仪表机械零点调整法和补偿电桥法等。

热电偶测温时，可直接与显示仪表（如动圈式毫伏表、电子电位差计、数字表等）配套使用，也可与温度变送器配套，转换为标准电流信号。常见测温线路有单点测温线路、多点测温线路、热电偶串联及并联连接。

热电偶可以实现燃气热水器火焰的监测，可进行金属表面温度的检测，还可用来组建炉温控制系统。在进行金属表面温度测量时，应注意选用合适的方式将热电偶接点与金属表面直接接触。

热电阻是利用导体的电阻率随温度变化这一物理现象来测量温度的，其在测温和温控中广泛应用。热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。前者用金属材料作为感温元件，简称为热电阻；后者用半导体材料作为感温元件的传感器，简称为热敏电阻。热电阻传感器的测量精度高，具有较大的测量范围，广泛用在自动检测和远距离测量中。

热电阻传感器的测量转换电路一般采用电桥电路。热电阻的端子接线方式有二线制、三线制和四线制3种。其中，二线制中引线电阻对测量影响较大，适用于测温精度不高的场合。三线制接法可减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差；四线制接法可完全消除引线电阻对测量结果的影响，用于高精度温度检测。

热敏电阻具有的优点是电阻温度系数大，灵敏度高；电阻率高，热惯性小；结构简单，体积小，寿命长，价格便宜。热敏电阻可用于温度检测、温度补偿、温度控制、流量检测等方面。