热电偶和PT100(铂热电阻)是工业上最常用的两种温度传感器,它们的本质区别在于测温原理完全不同,这导致了它们在特性、应用场景上的巨大差异。
简单来说:
热电偶是“发电”的,它测量由温度差产生的电压。
PT100是“变电阻”的,它测量材料本身电阻随温度的变化。
下面我们从几个核心维度进行详细对比:
本质区别对比表
特性维度 热电偶 (Thermocouple) PT100 (铂热电阻)
工作原理 塞贝克效应:两种不同材质的导体在闭合回路中,当两端温度不同时,回路中会产生电动势(电压)。测量的是热电势(mV)。 电阻的热效应:铂丝的电阻值会随着温度的变化而改变,且呈近似线性的关系。测量的是电阻值(Ω)。
测量方式 测量的是温度差,而非绝对温度。需要知道参考端(冷端)的温度,才能计算出测量端(热端)的温度。 测量的是点的绝对温度。无需参考点。
测温范围 非常宽,可达 -200℃ ~ +2300℃,具体取决于分度号(如K型,S型等)。 较窄,通常为 -200℃ ~ +850℃。
测量精度 精度相对较低。通常精度在 ±1℃ ~ ±5℃ 或更高,易受冷端补偿误差、导线电阻等影响。 精度非常高。在常用范围内(如-100℃ ~ +500℃)可达 ±0.1℃ ~ ±0.5℃。是精密测量的首选。
响应速度 响应快。因为感温接点是焊接点,热容量小,能快速反应温度变化。 响应慢。铂丝被封装在陶瓷或金属护套内,热容量大,升温需要时间。
信号输出 输出为微小的毫伏(mV)信号,易受电磁干扰,需要专用的补偿导线。 输出为电阻变化,通常通过桥电路转换为标准电信号(如4-20mA)。导线电阻会影响测量,需采用三线制或四线制接法消除误差。
线性度 非线性。热电偶产生的热电势与温度之间的关系是非线性的,需要查表或公式计算。 线性度好。铂电阻的阻值与温度关系接近线性,处理信号更简单。
价格成本 便宜。 昂贵。尤其是高精度、薄膜式的PT100。
耐久性 相对较差。在高温、腐蚀性环境中,热电偶材料容易氧化、劣化,需要定期更换。 相对较好。铂金属化学性质稳定,寿命更长。
典型应用 高温炉、锅炉、发动机排气、熔融金属等高温、快速变化的场合。 实验室、恒温箱、暖通空调(HVAC)、过程控制等中低温、需要高精度的场合。
总结与选择建议
选热电偶,当:
你要测高温(超过600℃)。
你关心响应速度,需要快速跟踪温度变化。
你的预算有限。
选PT100,当:
你追求高精度和稳定性。
你的测温范围在中低温(-200℃ ~ 600℃)。
你不需要很快的响应速度。
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