我們投入了大量努力開發(fā)接近線性特性的熱敏電阻。 這些通常是2或4線設備，需要極度匹配的電阻才能線性 化特性曲線。現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其計算控制器使這種 硬件線性化不再有必要。

熱敏電阻的高電阻率為其提供了獨特的測量優(yōu)勢。使 用RTD無需四線電阻測量。例如，常見的熱敏電阻值為 5000歐姆(25?C)。通過典型T.C.的4%/?C，100歐姆的測 量導線電阻僅產生0.05?C的誤差。這一誤差因素比同等 RTD誤差小500倍。

缺點-由于是半導體，熱敏電阻比RTD或熱電偶更容易 在高溫下永久失準。熱敏電阻的使用通常限于幾百攝氏 度并且制造商會發(fā)出警告，長時間暴露在即使遠低于最 大工作限制的溫度下也將導致熱敏電阻偏離其指定的 公差。

熱敏電阻可制成非常小的尺寸，這意味著它們將快速 響應溫度變化。這還意味著其較小的熱質量使其特別容 易受自動加熱誤差的影響。

熱敏電阻比RTD或熱電偶脆弱得多，并且必須小心安 裝以避免破碎或連接分離。

測溫法最近的創(chuàng)新是集成電路溫度傳感器。它在電壓 和電流輸出配置中均可用。兩者均提供與絕對溫度成線 性比例的輸出。典型值為1 μA/K和10 mV/K。

除了提供與溫度非常接近線性的輸出以外，這些設備 還共享熱敏電阻設備的缺點并因此具有有限的溫度范 圍。自動加熱和脆弱的問題同樣很明顯，并且它們需要 外部電源。

這些設備提供了一種方便的途徑，可以產生與溫度成 正比的模擬電壓。因此硬件熱電偶參比端補償電路中出 現(xiàn)了這樣的需求（見圖15）。

以下示例列出了根據(jù)經驗得出的熱電偶“定律”，對 于理解和診斷熱電偶電路很有用。

在鐵和康銅導線之間插入銅導線將不會改變輸出電壓 V，無論銅導線的溫度如何。電壓V是Fe-C熱電偶在溫度 為T₁時的電壓。

輸出電壓V將為Fe-C對在溫度為T時的電壓，不論是否對 任一測量導線應用外部熱源。

電壓V將為Fe-C熱電偶在溫度為T時的電壓，只要鉑線 的兩端為相同溫度。鉑線產生的兩個熱電偶（Fe-Pt和 Pt-Fe）相對作用。

所有上述示例假設測量線是均勻的；即沒有缺陷和 雜質。

多年來，我們已開發(fā)出特定的熱電偶對合金來解決獨 特的測量問題。較常見的熱電偶特性在此處討論。

我們將使用的術語標準線誤差是指《ASTM標準年鑒》中發(fā)布的常見商用規(guī)格。它表示實際熱電偶輸出電壓與 NBS專題論文125的表中預測的電壓之間允許的偏差。

貴金屬熱電偶-貴金屬熱電偶（B型、R型和S型）都是 鉑或鉑-銠熱電偶，因此共享許多相同的特性。

擴散-高溫下的金屬蒸汽擴散可以輕易改變鉑線的校 準；因此，鉑線應僅在非金屬護套（例如高純度氧化 鋁）內使用。此規(guī)則的一個例外是鉑制成的護套，但 此選件非常昂貴。

穩(wěn)定性-基于鉑的對是目前所有常見熱電偶中最穩(wěn)定 的。S型如此穩(wěn)定以致被指定為銻點(630.74?C)與金點 (1064.43?C)之間溫度校準的標準。

B型-B型對是唯一表現(xiàn)出雙值不確定性的常見熱電偶。

由于雙值曲線和低溫下極低的塞貝克系數(shù)，B型在低 于50?C時幾乎無效。由于輸出接近零（從0?C到42?C），因此B型的唯一優(yōu)點是只要溫度介于0?與40?C之間，參比端溫度幾乎無關緊要。當然，測量連接點溫度通常 都非常高。

與貴金屬熱電偶不同，這些基本金屬對沒有特定的化學 成分。可以使用金屬的任意組合，這可產生標準線誤差 范圍內的電壓-溫度曲線擬合。并且會帶來一些非常有 趣的金屬組合。例如康銅，它根本不是一個具體的金屬 合金，而是整個銅鎳合金系列的通用名稱。不可思議的 是，T型（銅-康銅）熱電偶中使用的康銅與Ｊ型（鐵- 康銅）對中使用的康銅是不一樣的。3

E型-盡管不指定低于0?C的E型標準線誤差，但E型熱電 偶非常適合低溫測量，因為它塞貝克系數(shù)高(58 μV/?C)、 導熱性低并且耐腐蝕。

E型的塞貝克系數(shù)大于所有其他標準對，使其對于檢 測較小的溫度變化非常有用。

J型-J型對中的正極元件鐵是一種便宜的金屬，很少以 純凈的形式制造。J型熱電偶由于鐵中的雜質而一致性 特性較差。即使如此，由于其塞貝克系數(shù)高并且價格 低，J型對仍然很受歡迎。

J型對應切勿在超過760?C時使用，因為突然的磁性 轉變可導致即使儀器冷卻后仍存在的失準。

T型-這是公布的標準線誤差適用于溫度區(qū)域低于0?C 的唯一對；但E型實際上更適合非常低的溫度，因為其 塞貝克系數(shù)較高并且導熱性較低。

T型獨特的區(qū)別在于有一根銅導線。這在溫差均為預期 的專門監(jiān)測情況下可能成為一個優(yōu)點。

優(yōu)點是銅熱電偶導線與dvm端子是同一種金屬，因此 不必進行導線補償。

K型與鎳鉻硅電偶合金 - 鎳鉻硅熱電偶（即N型）與 K型類似，但設計為將傳統(tǒng)鎳鉻-鎳鋁組合中的某些不穩(wěn) 定性減至最低。合金含量的變化提高了500?C時發(fā)生的 有序/無序變化，正極元件中更高的硅含量提高了高溫下 的耐氧化性。特性曲線的完整說明在NBS專題論文161 中發(fā)布。¹⁴

鎢-鎢-錸熱電偶通常在高溫的缺氧或真空環(huán)境中使用， 但由于高反應率而從不在氧化氣體中使用。純鎢在加熱 超過其再結晶溫度（約1200?C）時會變得非常脆弱。為 使導線更容易操作，在兩個熱電偶分支中都使用了錸合 金。G型（鎢與含錸26%的鎢錸合金）、C型（含錸5% 的鎢錸合金與含錸26%的鎢錸合金）和D型（含錸3%的 鎢錸合金與含錸25%的鎢錸合金）熱電偶可作為裸線形 式以及完整的探頭組件提供。所有材料都符合公布的誤 差限。

在高溫下，尺寸較小的 熱電偶線受擴散、雜質 和不均勻性的影響比大 尺寸線大得多。標準線 誤差體現(xiàn)了這一關系。請注意，每種NBS線誤 差規(guī)格都帶有電線尺寸。貴金屬熱電偶（B、R和S）明顯 出于成本原因指定為小尺寸(24 ga.)線

與RTD一樣，熱敏電阻也是溫度敏感的電阻。如果說 熱電偶是最通用的溫度傳感器而PRTD是最穩(wěn)定的，則 最適合描述熱敏電阻的詞是敏感。在三種主要的傳感器 分類中，熱敏電阻表現(xiàn)出目前為止最大的隨溫度參數(shù)變 化

熱敏電阻通常由半導體材料制成。盡管可以使用正 溫度系數(shù)裝置，但大多數(shù)熱敏電阻都使用負溫度系數(shù) (TC)；即其電阻隨著溫度升高而減小。負T.C.的大小可 以是每攝氏度幾個百分點，以便熱敏電阻電路能夠檢測 到溫度的微小變化，而使用RTD或熱電偶電路無法觀察 到這樣的變化。

我們?yōu)檫@一靈敏度提高付出的代價是損失線性度。熱 敏電阻是一個極端的非線性設備，它高度依賴于工藝參 數(shù)。因此，制造商無法將熱敏電阻曲線標準化到RTD和 熱電偶曲線的標準化程度。

單獨的熱敏電阻曲線可能非常接近通過使用

Steinhart-Hart 方程取得的近似：18

其中： T = 開氏度
R = 熱敏電阻的電阻
A,B,C = 曲線擬合常數(shù)

A、B和C通過在公布的數(shù)據(jù)曲線上選擇三個數(shù)據(jù)點并求 解三個聯(lián)立方程得出。選擇的數(shù)據(jù)點在熱敏電阻溫度范 圍標稱中心內的跨度不超過100?C時，此方程接近相當 顯著的±.02?C曲線擬合。

通過更簡單的方程可以達到更快一些的計算機執(zhí)行 時間：

其中A、B和C可通過選擇三個(R,T)數(shù)據(jù)點并求解三個得 到的聯(lián)立方程再次得出。此方程必須在較窄的溫度范圍 內應用以便接近Steinhart-Hart方程的精度。

我們投入了大量努力開發(fā)接近線性特性的熱敏電阻。 這些通常是2或4線設備，需要極度匹配的電阻才能線性 化特性曲線。現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其計算控制器使這種 硬件線性化不再有必要。

熱敏電阻的高電阻率為其提供了獨特的測量優(yōu)勢。使 用RTD無需四線電阻測量。例如，常見的熱敏電阻值為 5000歐姆(25?C)。通過典型T.C.的4%/?C，100歐姆的測 量導線電阻僅產生0.05?C的誤差。這一誤差因素比同等 RTD誤差小500倍。

缺點-由于是半導體，熱敏電阻比RTD或熱電偶更容易 在高溫下永久失準。熱敏電阻的使用通常限于幾百攝氏 度并且制造商會發(fā)出警告，長時間暴露在即使遠低于最 大工作限制的溫度下也將導致熱敏電阻偏離其指定的 公差。

熱敏電阻可制成非常小的尺寸，這意味著它們將快速 響應溫度變化。這還意味著其較小的熱質量使其特別容 易受自動加熱誤差的影響。

熱敏電阻比RTD或熱電偶脆弱得多，并且必須小心安 裝以避免破碎或連接分離。

測溫法最近的創(chuàng)新是集成電路溫度傳感器。它在電壓 和電流輸出配置中均可用。兩者均提供與絕對溫度成線 性比例的輸出。典型值為1 μA/K和10 mV/K。

除了提供與溫度非常接近線性的輸出以外，這些設備 還共享熱敏電阻設備的缺點并因此具有有限的溫度范 圍。自動加熱和脆弱的問題同樣很明顯，并且它們需要 外部電源。

這些設備提供了一種方便的途徑，可以產生與溫度成 正比的模擬電壓。因此硬件熱電偶參比端補償電路中出 現(xiàn)了這樣的需求（見圖15）。

以下示例列出了根據(jù)經驗得出的熱電偶“定律”，對 于理解和診斷熱電偶電路很有用。

在鐵和康銅導線之間插入銅導線將不會改變輸出電壓 V，無論銅導線的溫度如何。電壓V是Fe-C熱電偶在溫度 為T₁時的電壓。

輸出電壓V將為Fe-C對在溫度為T時的電壓，不論是否對 任一測量導線應用外部熱源。

電壓V將為Fe-C熱電偶在溫度為T時的電壓，只要鉑線 的兩端為相同溫度。鉑線產生的兩個熱電偶（Fe-Pt和 Pt-Fe）相對作用。

所有上述示例假設測量線是均勻的；即沒有缺陷和 雜質。

多年來，我們已開發(fā)出特定的熱電偶對合金來解決獨 特的測量問題。較常見的熱電偶特性在此處討論。

我們將使用的術語標準線誤差是指《ASTM標準年鑒》中發(fā)布的常見商用規(guī)格。它表示實際熱電偶輸出電壓與 NBS專題論文125的表中預測的電壓之間允許的偏差。

貴金屬熱電偶-貴金屬熱電偶（B型、R型和S型）都是 鉑或鉑-銠熱電偶，因此共享許多相同的特性。

擴散-高溫下的金屬蒸汽擴散可以輕易改變鉑線的校 準；因此，鉑線應僅在非金屬護套（例如高純度氧化 鋁）內使用。此規(guī)則的一個例外是鉑制成的護套，但 此選件非常昂貴。

穩(wěn)定性-基于鉑的對是目前所有常見熱電偶中最穩(wěn)定 的。S型如此穩(wěn)定以致被指定為銻點(630.74?C)與金點 (1064.43?C)之間溫度校準的標準。

B型-B型對是唯一表現(xiàn)出雙值不確定性的常見熱電偶。

由于雙值曲線和低溫下極低的塞貝克系數(shù)，B型在低 于50?C時幾乎無效。由于輸出接近零（從0?C到42?C），因此B型的唯一優(yōu)點是只要溫度介于0?與40?C之間，參比端溫度幾乎無關緊要。當然，測量連接點溫度通常 都非常高。

與貴金屬熱電偶不同，這些基本金屬對沒有特定的化學 成分。可以使用金屬的任意組合，這可產生標準線誤差 范圍內的電壓-溫度曲線擬合。并且會帶來一些非常有 趣的金屬組合。例如康銅，它根本不是一個具體的金屬 合金，而是整個銅鎳合金系列的通用名稱。不可思議的 是，T型（銅-康銅）熱電偶中使用的康銅與Ｊ型（鐵- 康銅）對中使用的康銅是不一樣的。3

E型-盡管不指定低于0?C的E型標準線誤差，但E型熱電 偶非常適合低溫測量，因為它塞貝克系數(shù)高(58 μV/?C)、 導熱性低并且耐腐蝕。

E型的塞貝克系數(shù)大于所有其他標準對，使其對于檢 測較小的溫度變化非常有用。

J型-J型對中的正極元件鐵是一種便宜的金屬，很少以 純凈的形式制造。J型熱電偶由于鐵中的雜質而一致性 特性較差。即使如此，由于其塞貝克系數(shù)高并且價格 低，J型對仍然很受歡迎。

J型對應切勿在超過760?C時使用，因為突然的磁性 轉變可導致即使儀器冷卻后仍存在的失準。

T型-這是公布的標準線誤差適用于溫度區(qū)域低于0?C 的唯一對；但E型實際上更適合非常低的溫度，因為其 塞貝克系數(shù)較高并且導熱性較低。

T型獨特的區(qū)別在于有一根銅導線。這在溫差均為預期 的專門監(jiān)測情況下可能成為一個優(yōu)點。

優(yōu)點是銅熱電偶導線與dvm端子是同一種金屬，因此 不必進行導線補償。

K型與鎳鉻硅電偶合金 - 鎳鉻硅熱電偶（即N型）與 K型類似，但設計為將傳統(tǒng)鎳鉻-鎳鋁組合中的某些不穩(wěn) 定性減至最低。合金含量的變化提高了500?C時發(fā)生的 有序/無序變化，正極元件中更高的硅含量提高了高溫下 的耐氧化性。特性曲線的完整說明在NBS專題論文161 中發(fā)布。¹⁴

鎢-鎢-錸熱電偶通常在高溫的缺氧或真空環(huán)境中使用， 但由于高反應率而從不在氧化氣體中使用。純鎢在加熱 超過其再結晶溫度（約1200?C）時會變得非常脆弱。為 使導線更容易操作，在兩個熱電偶分支中都使用了錸合 金。G型（鎢與含錸26%的鎢錸合金）、C型（含錸5% 的鎢錸合金與含錸26%的鎢錸合金）和D型（含錸3%的 鎢錸合金與含錸25%的鎢錸合金）熱電偶可作為裸線形 式以及完整的探頭組件提供。所有材料都符合公布的誤 差限。

在高溫下，尺寸較小的 熱電偶線受擴散、雜質 和不均勻性的影響比大 尺寸線大得多。標準線 誤差體現(xiàn)了這一關系。請注意，每種NBS線誤 差規(guī)格都帶有電線尺寸。貴金屬熱電偶（B、R和S）明顯 出于成本原因指定為小尺寸(24 ga.)線