工业温度测量如何正确选择热电偶与热电阻？

一、 核心区别：工作原理决定本质特性

1. 热电偶 (Thermocouple)

• 原理： 基于塞贝克效应（Seebeck effect）。将两种不同的金属导体首尾相连形成一个闭合回路。当两个连接点（测量端和参考端）存在温度差时，回路中就会产生热电动势，从而产生电流。通过测量这个电势差，可以推算出测量端的温度。

• 关键特点：

• 自发电式： 无需外部供电即可产生信号。

• 测量的是温差： 需要已知参考端（冷端）温度才能计算出测量端温度。现代仪表通常内置冷端补偿。

2. 热电阻 (RTD - Resistance Temperature Detector)

• 原理： 基于金属导体的电阻值随温度变化而改变的特性。通常采用高纯度铂金（Pt）、铜（Cu）或镍（Ni）制成。常用的是Pt100（0°C时电阻为100Ω）。

• 关键特点：

• 需要外部激励： 需要提供一个恒流源或电压源来测量其电阻的变化。

• 测量的是绝对温度： 输出信号与温度本身成正比，无需冷端补偿。

 二、 如何选择？遵循以下决策流程

第1步：确定测温范围

• > 600°C: 几乎无条件选择热电偶。例如锅炉、热处理炉、燃气轮机排气等高温场合。

• < -50°C: 两者均可，但铂热电阻在深低温区线性度更好，精度更高。

• -50°C ~ 600°C: 这是重叠区间，也是选型的关键区，需要进入下一步判断。

第2步：明确精度和稳定性要求

• 追求高精度、高稳定性： 在重叠区间内，如果工艺要求严格控制温度（例如生化反应、精密材料合成、高精度液体测量），优先选择热电阻（Pt100）。它的可靠性和精度远超热电偶。

• 对精度要求一般，允许一定误差： 可以选择热电偶，更具经济性。

第3步：考虑响应速度和尺寸

• 需要快速响应温度变化： 例如控制快速反应的温度或测量气流温度，细小偶丝的热电偶响应更快。

• 对响应速度无特殊要求： 两者皆可。

第4步：分析环境与机械耐久性

• 振动剧烈场合： 热电阻的铂金丝较细，在强烈振动下可能断裂。热电偶由粗壮的合金丝制成，更耐振动和冲击。

• 腐蚀性环境： 两者都需要选择合适的保护套管材质（如316不锈钢、哈氏合金、陶瓷等）来应对腐蚀介质。原理本身无优劣。

三、 补充细节：热电偶分度号与热电阻线制

• 热电偶分度号： 不同材质的金属组合对应不同的分度号（如K型、S型、B型、R型等），它们的热电特性和适用温度范围不同。K型（镍铬-镍硅）是常用的通用型热电偶，性价比高，范围广。

• 热电阻线制：

• 2线制： 引线电阻会带入测量误差，精度低，用于要求不高的场合。

• 3线制： 可通过桥路消除引线电阻的影响，是工业中最主流的连接方式。

• 4线制： 消除引线电阻误差，精度最高，主要用于实验室或高精度标准仪器。

四、 总结与选型口诀

• 选择热电偶当： 测高温、要快速、预算紧、振动大。

• 选择热电阻当： 要精度、求稳定、温度适中、预算足。

 正确的选型是确保温度测量系统可靠、准确和经济运行的第一步。希望本文能为您在纷繁的传感器选项中提供一条清晰的路径。在实际应用中，还需结合保护套管、安装方式、连接导线等因素进行综合考量