1．热电偶及热电阻有什么特点？

热电偶和热电阻作为温度传感器，通常用来与显示仪表或调节器等配套，直接测量和控制各种生产过程中从-273~+2800℃范围内的液体、蒸汽、气体介质和固体等的温度。其产量和产值都很大，约占整个温度传感器的60%左右。它们主要有以下几个特点：

①接触式测温，受外界影响小，测温准确可靠；

②可以远传，以便于集中测量、控制和调节；

③结构简单，维修方便，价格便宜；

④品种齐全，适应性强，测量范围广；

⑤具有统一的分度表（热电势或电阻与温度的关系特性），便于互换和数据处理。

2．什么是热电偶？它的测温原理是什么？

    两种不同成分的金属丝连接在一起，形成一个闭合回路，当两个接点的温度不同时，回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这个电动势通常就被称为热电势（俗称毫伏值或毫伏信号）。热电势是由接触电势和温差电势两个部分叠加而成的：①两种材料成分不同的热电极接触在一起，由于材料成分不同，因此内部的电子密度不同，于是在接点处产生自由电子的扩散现象，自由电子由密度大的一端的向密度小的一端扩散。在同一瞬间，由一端扩散到另一端的自由电子的数目比较多，因此一端失电子而带正电，另一端得电子而带负电，从而在接点处形成电场。由于此电场的方向和电子的扩散方向相反，它将阻止自由电子的扩散现象进一步发生。直至扩散作用和阻止其扩散作用相等时，这时就处于“动态平衡”状态。此时，接点处将产生电位差，也就是接触电势。②温差电势是由于热电极两端温度不同，存在温度梯度而产生的电势。如果热电极两端的温度不同，则电子的能量也不同，温度高的一端较温度低的一端电子能量大，这样，能量大的高温端电子，就要运动到温度低的电子能量小的一端，使得高温端失掉电子带正电，低温端得到电子带负电。与接触电势的道理一样，在某一瞬间，将达到动态平衡，于是在导体两端产生电压差，即温差电势。这两根不同的金属丝称为热电极，热电偶就是由两个热电极组成的。一端为感温部分，称为测量端；一端为连接显示仪表部分，称为参比端。如果在热电偶的参比端接上显示仪表，则当测量端温度和参比端温度不同时，显示仪表将产生读数，读数的大小与两端温差的大小相关。

3．如何利用热电偶测量温度？

    ⑴只有当两根热电极的材料成分不同时，才能组成热电偶；而两根材料成分相同的金属丝，不能组成热电偶。

⑵热电偶（偶丝材质均匀）所产生的热电势的大小，与金属丝的长度和直径无关，只与金属丝材料的成分和两端温差有关。

⑶当热电偶两个热电极的材料成分确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶两端的温度差有关。若参比端的温度保持一定，只要测出热电势值的大小，就间接地知道了测量端（即被测环境的）温度。这就是热电偶的测温原理。

4．什么是热电偶分度表？它有什么作用？

   热电偶的热电势（俗称毫伏值或毫伏信号）与温度关系特性可以用列表法来表示，即通常所称的“分度表”。分度表是通过大量的实验，选择了在不同的温度范围内线性最好的偶丝材料，测试其热电势与温度的对应关系，并经过数据处理以后获得的。在实际工作中分度表的用处很大，知道热电偶的热电势就可以根据其大小在分度表中查出相应的温度来。与热电偶配套的显示仪表、调节器或温度变送器的线路就是根据分度表来进行设计生产的。定型产品热电偶的分度表是经过有关部门批准作为部或国家标准颁布的，成为统一的分度表，凡是按定型产品生产的热电偶，均应符合其相应的分度表。

5．热电偶有哪几个基本参数？它们有什么意义？

●  分度号是热电偶分度表的代号，在热电偶和显示仪表配套时必须注意其分度号是否一致，若不一致就不能配套使用。

● 测量温度范围是指热电偶可以按表一规定的允许误差进行测量的温度范围，至于热电偶的实际工作温度是与很多因素有关的。

●  允许误差（简称允差）是指热电偶当参比端温度为0℃时，其测量温度与热电势的关系，对于相应的分度表的偏离，应符合表一的规定。

●  推荐测量温度是指在这样的温度下，测量精度高，使用时间长。

表一     热电偶的允差等级（参比端处于0℃）

6．常见热电偶的性能如何？有什么特点？它们的适用范围是什么？

   常见热电偶的性能特点和适用范围对比情况参见表二。

表二     热电偶性能特点和适用范围对比表

8．实际应用中热电偶测量温度的四个定律是什么？它们有什么实际意义？

⑴均质回路定律：由材料成分相同的金属丝组成回路，若只受到温度的作用，无论金属丝的直径和长度如何，均不产生热电势，不能用来测量温度。但是根据本定律可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以测量热电极的均匀性。

⑵中间金属材料定律：在热电偶回路中接入第三种金属材料，只要这第三种金属材料两端温度相同，不管接入金属材料本身某一部分是否存在温度梯度，也不管接入金属材料在热电偶热电极之间，还是在某一热电极中间，热电偶所产生的热电势保持不变，即不受第三种金属材料接入的影响。根据这个定律，不但可以在热电偶测量温度回路中接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以允许采取任何方式来焊接。我们还可以推广到对液态金属材料和固态金属材料表面的温度测量。有时为了提高测量精度，或是为了使用的方便，并不是事先把热电偶焊接好再去测量温度，而是将金属丝直接插入液态金属或焊在固体金属表面上。用这个方法测量液态金属或固体金属表面温度，是把液态金属或固体金属看作是接入热电偶的第三种材料，只要保证金属丝插入位置的温度相等，热电偶所产生的热电势将不受任何影响。

⑶中间温度定律：金属丝A和B组成热电偶，C和D是连接导线，分别连接金属丝A和B，t1、t2和t3分别代表测量端、参比端和导线与仪表连接端温度。这时，如果连接导线C与金属丝A有相同的热电特性，D与B有相同的热电特性，则所测得的总热电势只受到接点温度t1和t3的影响，而与热电偶参比端的温度t2的变化无关。在实际应用中我们就是利用这个道理来使用补偿导线（即延长导线），来消除热电偶参比端温度t2变化的影响。但是，要特别注意补偿导线的正负极不可接反，即补偿导线的正负极分别与热电偶的正负极对应连接，否则将引起误差。

⑷热电偶组成定律：由三种材料成分不同的金属丝A、B和C各自互相组成三对热电偶，如果金属丝AC和BC组成的热电偶所产生的热电势已知，那么金属丝AB组成的热电偶的热电势也可以知道。根据这个定律，通常将热电极C称为标准电极，它是用纯度很高，物理化学性能非常稳定的材料制成。为了确定各种材料的热电特性，须有一个对比基准，即所谓标准热电极，目前采用经过处理的纯铂丝作为标准热电极，即标准铂热电极。

9．对常用热电偶有那些基本要求？

⑴物理化学性能稳定；⑵测量温度范围宽； ⑶热电性能好；⑷电阻温度系数小；

    ⑸有良好的机械加工性能；⑹价格便宜，并尽量少用稀有及贵重金属。

10．什么是温度补偿法？什么是补偿导线法？它有什么优点？它的作用原理是什么？

由热电偶的作用原理可以知道，热电偶的热电势大小，不但与测量端的温度有关，而且与参比端的温度有关。我们使用的热电偶分度表中的热电势值，都是在参比端为0℃时的情况下给出的。如果热电偶的参比端不是0℃，那么即使测得了热电势值，也不能直接使用分度表，因此也就不能知道测量端的准确温度，即产生了测量误差。而消除这种误差的方法就是温度补偿法。补偿导线法是温度补偿法的一种，补偿导线是这样一种导线，它在温度为0～200℃范围内，其热电特性与热电偶近似相同，而且价格便宜。这种导线就叫作热电偶补偿导线，或称作延长导线。使用补偿导线的优点在于：①可以改善热电回路的机械和物理特性，如使用软的或硬而细的补偿导线，可以增加一部分回路的柔软可挠性；②补偿导线同样还可以用来调整回路的电阻值和屏蔽外界干扰；③补偿导线还可以把温度测量的信号从现场传送到集中控制室或温度恒定的场所。

补偿导线的作用原理是热电偶的四个定律中的中间温度定律，即当连接导线CD和热电极AB具有相同的热电特性时，补偿导线连接回路的总热电势，只与测量端和补偿导线与显示仪表的连接处的温度有关，而与热电偶参比端的温度无关。

11．热电偶接线盒有什么作用？共有几种类型？它们的结构特点、性能及用途分别是什么？

     接线盒是用来固定接线座和作为连接器的装置，它起着保护感温元件免受外界气氛腐蚀和使外接导线与接线柱接触良好的作用；根据被测对象和现场环境条件及要求，除了普通型接线盒外，还设计了防溅型、防水型和接插型等接线盒。不同型式接线盒的结构特点及用途对比参见表三。

表三     接线盒的结构特点及用途对比表

12．热电偶保护管的作用是什么？基本要求是什么？

热电偶属于接触式测量温度仪表，在生产过程的温度测量中，通常是将它直接与被测量对象接触，为了不使它们的感温元件受到被测介质的损伤或化学腐蚀，就用保护管作为它的保护装置，以保证热电偶使用的可靠性及延长其使用寿命。

基本要求是：

    ①耐高温：在热电偶和热电阻测量温度上限使用时不应产生变质和变形。同时在高温下受氧化性气氛或还原性气氛的影响较小，并且有一定寿命；

    ②耐腐蚀：在用于酸或碱以及有腐蚀性的介质中时，应能保证有一定的寿命；

    ③热传导性能好：热导系数大的材料，可以减小热电偶的时间常数，达到响应时间快的目的。

    ④气密性好：气密性好的材料，可以防止外界有害气体的侵入，从而避免影响热电偶感温元件使用的可靠性和使用寿命；

⑤耐温度的剧变性好：热电偶在工作中往往存在温度剧烈变化的冲击，因此要求保护管材料能承受温度的剧变而不损坏。

13．常用热电偶保护管材料及它们的特点、用途、适用温度分别是什么？

常用保护管材料及它们的特点、用途、适用温度对比参见表四。

表四     常用保护管材料及它们的特点、用途、适用温度

14．什么是铠装热电偶？它与普通热电偶相比有什么优点？

由偶丝、绝缘材料和金属套管三者组合加工而成的坚实的组合体称为铠装热电偶材料，由铠装热电偶材料经过焊接密封和装配等工艺而制成的热电偶称之为铠装热电偶。与普通热电偶相比，铠装热电偶有许多特点。

首先，铠装热电偶的外径可以加工得很细小，长度可以很长。因此：

    ①热电偶的热惰性或称热响应时间很小，这对采用计算机进行检测和控制的现代工业生产过程具有特别重要的现实意义；                                   

    ②很节省材料，特别是贵金属，从而可以降低成本；

    ③热电偶具有很大的可挠性，因此能应用于结构复杂的工业生产装置上的温度测量。

其次，由于铠装热电偶是偶丝、绝缘材料和金属套管三者组合经拉伸或旋锻等而制成的坚实整体，因此具有以下特点：

    ①使用寿命长；

    ②具有良好的机械性能，所以能耐强烈的振动和冲击，适用于具有振动和冲击的生产设备上的温度测量；

    ③耐高压，并在高温下具有良好的绝缘。故它适用于各种高温或高压或两者同时作用的工业生产过程设备中的温度测量。

15．铠装热电偶材料是由哪几种材料构成的？它们的选用原则是什么？

铠装热电偶材料是由热电偶丝，绝缘材料和金属套管等三种材料组成。

● 偶丝是产品的核心部分，选用标准规定的偶丝材料。

● 绝缘材料是用来在偶丝之间，以及偶丝与金属套管之间绝缘的材料。选择绝缘材料主要考虑的因素是：材料的电气绝缘性能，化学的稳定性、适应性、热膨胀、热传导、相对硬度、致密性以及经济性等。

● 金属套管是用来：⑴使绝缘材料坚实地覆盖偶丝周围；⑵使偶丝与绝缘氧化物同外界隔绝，致密地保护偶丝不受有害介质侵蚀；⑶有足够的机械强度。在选择金属套管时应根据使用温度，被测量的介质以及加工性能等来考虑。

16．铠装热电偶的测量接点有哪几种结构型式？它们各有什么特点？

铠装热电偶的测量接点的结构型式及特点参见表五。

表五     铠装热电偶的测量接点的结构型式及特点

17．什么是热电阻？它的工作原理是什么？它是由哪几部分组成的？

热电阻是利用电阻与温度呈一定比例关系的金属导体而制成的温度传感器。热电阻就是利用物质（一般为纯金属）的电阻随温度变化而变化并呈一定比例关系的特性，通过测量电阻值（俗称欧姆值）的变化来衡量温度的变化。由于感温元件占有一定的空间，所以不能象热电偶那样用它来测量个别点的温度，然而在有些情况下，当要求测量空间内或表面部分的平均温度时，热电阻用起来却特别方便。换句话说，热电阻所测量的温度，乃是它所占空间的平均温度。热电阻主要是由热电阻丝、绝缘骨架、引出线和保护管组成。

18．对常用热电阻丝材料、骨架和引出线有哪些基本要求？

⑴对常用热电阻丝材料的要求：

①较大的电阻率。因为热电阻的电阻值一定时，电阻率越大，则所需的电阻丝越短，从而热电阻体积越小，其热容量越小，热惰性也小，对温度变化反应越迅速。

②较高的电阻温度系数。丝材的电阻温度系数越大，热电阻的相对灵敏度越高。

③物理、化学性能稳定。

④电阻与温度关系特性好。这包括两个方面：要求电阻与温度呈线性比例关系；同一种材料其复现性或复制性要好。

⑵对骨架的要求：

①耐温和电器绝缘性能好；②膨胀系数小；③物理、化学性能稳定；

④有足够的机械强度；⑤有良好的工艺性和经济性。

⑶对引出线的要求：

① 电阻率小；②电阻温度系数小；③化学性能稳定；④机械性能好，不产生很大的热电势；⑤价格便宜。根据具体要求，一般选用银丝或镀银铜丝。

19．常用热电阻丝材料性能如何？分别适用于什么场合？

常用热电阻丝材料主要技术性能对比参见表六。

表六     常用热电阻丝材料主要技术性能对比表

20．常用的热电阻骨架材料是什么？性能如何？分别适用于什么场合？

常用热电阻骨架材料主要技术性能对比参见表七。

表七     常用热电阻骨架材料主要技术性能对比表

21．我厂常用的热电阻元件及其适用的温度范围？

我厂常用的热电阻元件及其适用的温度范围对比参见表八

表八     我厂常用的热电阻元件及其适用的温度范围对比

22．热电阻有哪些基本参数？它们有什么意义？

⑴温度测量范围

热电阻的实际使用温度范围与感温元件的丝材及骨架材料的特性有关。铂热电阻的温度测量范围为-200～800℃；高强度聚脂漆包铜线为丝材和增强聚碳酸脂为骨架材料的热电阻温度测量范围是-50～+100℃。

⑵0℃时电阻值R0

确定R0的原则：①保证热电阻具有足够的灵敏度；②不使感温元件的体积过大，并有足够的机械强度。

⑶100℃时电阻值R100

⑷电阻比W100

电阻比W100（=R100/R0）是表示热电阻丝材料的纯度。用W100值大（纯度高）的丝材制造热电阻，其性能稳定，复现性好。因此标准铂电阻温度计要用W100大于1.3925以上的铂丝。但是W100值越大，提纯工艺越复杂，经济性越差，因此工业用热电阻没有必要用W100很高的丝材制造。

23．什么是热电阻分度表？它有什么作用？

热电阻感温元件的电阻与温度关系特性可以用列表法来表示，简称为“分度表”。分度表是通过大量的实验，测试并经过数据处理以后获得。在实际工作中分度表的用处很大，知道热电阻的电阻值就可以根据其大小在分度表中查出相应的温度来，与热电阻配套的显示仪表、调节器或温度变送器的线路就是根据分度表来进行确定的。铂热电阻和铜热电阻是统一设计的定型产品，凡是分度号相同的铂热电阻和铜热电阻均应符合其相应的分度表的规定。作为分度表分度测试的样品——感温元件，其在温度为0℃时的电阻值R0以及电阻比W100应是稳定的。

24．热电阻接线盒有什么作用？共有几种类型？它们的结构特点、性能及用途分别是什么？

热电阻接线盒与热电偶接线盒相同，请参考第11条。

25．常用热电阻保护管材料及它们的特点、用途、适用温度分别是什么？

常用热电阻保护管材料及它们的特点、用途、适用温度对比参见表九

表九     常用热电阻保护管材料及它们的特点、用途、适用温度对比表

26．铠装热电阻的结构如何？它与普通热电阻相比有什么特点？

铠装热电阻是热电阻感温元件封焊在由金属套管、绝缘材料和金属导线三者组合加工而成的铠装电缆内的热电阻。铠装热电阻用的铠装电缆的金属套管材料通常是不锈钢；引出线一般为铜导线或银导线；绝缘材料通常是电熔氧化镁。

铠装热电阻与普通装配式热电阻比较有许多特点：

⑴热电阻的外径可以做得很小，因此它的时间常数小，反映速度快；

⑵具有可弯曲性能，适用于结构较为复杂、狭小设备的温度测量；

⑶具有良好的耐振动、抗冲击性能；

⑷使用寿命长。

27．各主要工作部门对测温工具的要求是什么？

㈠冶金工业

钢铁工业被测对象的特点是温度高，环境温度也高。有色金属冶炼工业除高温外，还有金属的腐蚀，以及环境中尘埃和水气等。另外，制氧设备还有测量低温-200℃的要求。

㈡电力工业

在火力发电中，要求测量精度高和热响应时间快。

㈢石油和化学工业

要求温度测量范围很宽，从低温（-200℃左右）到高温（+1300℃左右）；被测量的介质有固体、液体和气体，其特性有酸性、中性和碱性，以及易燃和易爆；其环境条件有露天和具有腐蚀性气氛。因此要求热电偶和热电阻的结构能适应上述条件。

㈣机械工业

机械工业的温度测量主要是在材料的热处理方面应用。温度测量范围通常是1300℃以下，但被测量的介质具有很大的腐蚀性。

28．普通工业热电偶和热电阻的结构型式及适用范围是什么？

统一设计的普通工业热电偶和热电阻的结构型式、特点及主要用途参见《工业热电偶安装使用说明书》之表4和《工业热电阻安装使用说明书》之表3。

29．防爆型热电偶和热电阻的设计原理是什么？主要部件结构形式如何设计？

防爆的两个方法：一是防止在有爆炸性混合物的现场存在火源或温度的升高；二是如果发生爆炸，也要将爆炸限制在一个小范围内，并使爆炸的能量不会传出，从而避免大范围的爆炸。

● 隔爆接线盒的设计：所谓隔爆接线盒就是如果在接线盒内部发生爆炸，接线盒能承受爆炸压力不损坏；由此产生的热能量不能顺利地向外扩散，而只能沿着外壳上具有足够连接长度的微小缝隙缓慢的释放到壳体外部，这时，传到壳体外的气体的瞬时温度已不致于能点燃外界的爆炸性混合物，即不会导致爆炸。在严格遵守使用规则的条件下，它具有可靠的防爆性能。

● 接线座的设计：隔爆型热电偶和热电阻接线座（包括接线柱）部分的结构主要是考虑到万一热电偶和热电阻的测量回路中带有220V电压时，其接线柱包括压线螺钉和固定螺钉之间，以及它们与接线柱体和盖之间均不能产生漏电或火花。

● 锁紧装置的设计：隔爆型热电偶和热电阻与普通工业热电偶热电阻一样，很多是用于有震动的设备上来测量温度的，而设备的震动可能会震松防爆结合面，失去其防爆作用，因此为了确保防爆结合面的牢靠性，必须加上锁紧装置。

●  防爆标志及其它：为了防止任意拆卸，将可拆卸的外露件尽量设计并制成只有使用特殊或专用工具才能装拆的结构。

30．热电偶、热电阻安装时有哪些一般要求？

⑴在管道上安装时感温元件应与被测介质形成逆流，至少与被测介质成90�角。

⑵无论测量任何介质的温度，感温元件应放置在需要测量之点，如果是管道，则应将感温元件放在管道中流速最高之位置。对于热电阻应将最高流速之位置放在感温元件的1/2处；对于热电偶应将最高流速之位置放在热电偶感温元件工作端的焊接点上。

⑶应有足够的插入长度。实验证明，热电偶、热电阻的测量误差是随着插入长度的增加而减少的。因此在条件许可下，应尽量地增加插入长度，以保证其测量精确性。

⑷为了避免液体浸入热电偶、热电阻地接线盒内，在安装时应注意将接线盒朝上，接线盒的出线螺栓朝下。热电偶、热电阻的接线盒希望不要经常处于高温和有害气氛侵蚀的位置。如果实在不可避免，可用角尺形的结构型式。
热电阻产品型号命名方法

热电偶产品型号命名方法

TC系列热电偶和RT系列热电阻命名方式见《全国联合设计选型样本》。