温度仪表使用说明手册热电阻/热电偶
综合版 · 涵盖 PT100 铂电阻与工业热电偶两大测温传感器
—— 产品选型、工作原理、安装使用、故障排除全指南 ——
1. 概述
1.1 手册简介
本手册将 PT100 铂电阻温度传感器、铠装热电阻与工业热电偶三大测温产品的使用说明汇编成册，旨在为从事温度测量、工业自动化控制、设备维护等相关工作的技术人员提供一份系统、完整、可随时查阅的操作指南。
1.2 适用范围
本手册适用于以下温度传感器的选型、安装、使用与维护：
· PT100 铂电阻：适用于 -200°C 至 +850°C 范围内的精密温度测量，尤其适合中低温场景。
· 铠装热电阻：适用于 0°C 至 500°C 范围内的工业现场测温，具有耐振动、抗冲击、响应快等特点。
· 工业热电偶：适用于 -200°C 至 +1800°C 范围内的温度测量，覆盖从低温到超高温的广泛工业场景。
2. PT100 铂电阻
2.1 产品概述
PT100 是一种采用铂丝绕制而成的温度传感器，由于其具有良好的稳定性和线性度，被广泛应用于各种温度测量和控制系统。本说明书将为您介绍 PT100 铂电阻的基本原理、使用方法、注意事项以及常见问题解决方案。
2.2 工作原理
PT100 铂电阻的阻值随温度变化而变化，温度升高，阻值增大。其阻值与温度之间的关系符合 PT100 分度表，具有很高的线性度。通过测量 PT100 的阻值，可以精确地得到相应的温度值。
2.3 使用方法
1. 安装
1.1 将 PT100 插入测量设备的相应接口，确保连接牢固。
1.2 安装位置应避免振动和冲击，确保传感器与被测介质良好接触。
2. 供电
2.1 为 PT100 提供稳定的直流电源，一般采用 5V 或 10V 供电。
2.2 供电电源的稳定性直接影响测量精度，建议使用精密稳压电源。
3. 信号输出
3.1 通过测量 PT100 的阻值，可以得到相应的温度值；有输出：RTD 信号的。
3.2 常见的信号输出方式有模拟量输出（如 4-20mA）和数字量输出（如 RS485）。
4. 校准
4.1 定期对 PT100 进行校准，以确保测量精度。
4.2 建议校准周期为每 6 个月一次，或在关键测量任务前进行校准。
2.4 注意事项
1. 避免 PT100 在高温环境下长时间工作，以防对传感器造成损坏。
2. 避免在有腐蚀性气体的环境中使用 PT100，以防对传感器造成腐蚀。
3. 定期检查 PT100 的连接线路，确保线路连接良好。
4. 在使用过程中，应避免对 PT100 进行剧烈的震动或冲击，以防影响测量精度。
5. 传感器引线电阻会对测量结果产生影响，长距离传输时建议采用三线制或四线制接法。
2.5 常见问题及解决方案
1. PT100 的阻值异常
1.1 检查电源是否正常。
1.2 检查线路是否连接良好。
1.3 如仍无法解决问题，请联系厂家进行检修。
2. 测量的温度值不准确
2.1 检查 PT100 是否正确安装。
2.2 检查测量设备的校准是否正确。
2.3 检查是否存在引线电阻干扰。
2.4 如仍无法解决问题，请联系厂家进行检修。
2.6 铠装热电阻产品规格
铠装热电阻是将铂电阻测温元件封装在金属保护管内，经压实工艺制成的一体化温度传感器，具有体积小、响应快、耐振动、抗冲击等优点，适用于工业现场各类温度测量场合。
以下为典型铠装热电阻产品规格参数：
参数项 | 规格 |
产品名称 | 铠装热电阻 |
量程 | 0 ~ 500°C（按参数要求） |
类型 | 三线制热电阻 PT100（按参数要求） |
输出信号 | RTD（按参数要求） |
电气接口 | M20 × 1.5 |
配套配件 | SS316 防爆铠装格兰头 |
防爆等级 | ≥ Exia IICT4（按参数要求） |
防护等级 | ≥ IP65 |
连接螺纹 | M10 × 1（外）（按参数要求） |
保护探杆尺寸 | φ6 mm（按参数要求） |
探头长度 | 100~1000 mm（按参数要求） |
插入深度 | 10~1000 mm（按参数要求） |
探杆材质 | SS304/SS316等（按参数要求） |
注：以上参数为典型配置，实际产品可根据用户需求定制，如探杆长度、插入深度、连接螺纹规格等均可按工况调整。
3. 热电偶
3.1 产品概述
工业用热电偶是由一对或多对热电极构成的温度检出器，通常用来与显示仪表等配套，直接测量各种生产过程中 -200°C 至 1800°C 范围内液体、蒸汽和气体介质的温度。
3.2 热电偶分类与测温范围
我公司生产的工业用热电偶有铂铑30-铂铑6、铂铑13-铂、铂铑10-铂、镍铬硅-镍硅、镍铬-镍硅、镍铬-康铜、铁-康铜和铜-康铜八大类。各种热电偶适用的测量范围如下表所示：
热电偶类别 | 分度号 | 长时间测量(°C) | 短时间测量(°C) |
铂铑30-铂铑6 | B | 600-1600 | 1800 |
铂铑13-铂 | R | 0-1300 | 1600 |
铂铑10-铂 | S | 0-1300 | 1600 |
镍铬硅-镍硅 | N | -200-1200 | 1300 |
镍铬-镍硅 | K | 0-1200 | 1300 |
镍铬-康铜 | E | -200-800 | 900 |
铁-康铜 | J | 0-650 | 750 |
铜-康铜 | T | -200-300 | 350 |
注：上表所指测量范围仅指相当直径的热电极而言，不包括保护套管在内。
3.3 基本构造
各种热电偶的外形常是极不相同的，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘管、保护管和接线盒等主要部分构成。
1. 热电极
1.1 热电偶热电极的测量端应牢固地焊接在一起，热电极之间套有耐温瓷管加以保护绝缘。
1.2 所有同类型热电偶热电极的分度特性都是相同且可互换的。
2. 保护管
2.1 保护管的材料主要分金属和非金属两大类。
2.2 金属保护管采用碳钢、各种不同牌号的不锈钢和合金钢以及黄铜等制成。
2.3 非金属保护管主要采用高铝管、刚玉管或其他材料制成。为加强非金属保护管的机械性能，在其非工作部分均装有金属联接管。在使用时非金属联接管不可测量液体的温度。
3. 接线盒
3.1 热电偶接线盒系供连接热电偶参比端与显示仪表之用。
3.2 接线盒一般用铝合金制成，并分防溅式、防水式及插接式等结构形式。
4. 安装固定装置
4.1 热电偶的安装固定装置供用户安装固定之用。
4.2 它分无固定装置、固定螺纹、活动法兰、固定法兰、卡套螺纹、卡套法兰等形式。
3.4 技术特性
1. 热电偶的允差
以下为各类型热电偶在参比端处于 0°C 时的允差等级表：
允差等级 | I | II | III |
T 型允差值 (±) | 0.5°C 或 0.004·|t| | 1°C 或 0.0075·|t| | 1°C 或 0.015·|t| |
T 型适用温度范围 | -40°C ~ 350°C | -40°C ~ 350°C | -200°C ~ -40°C |
E、J、K、N 型允差值 (±) | 1.5°C 或 0.004·|t| | 2.5°C 或 0.0075·|t| | 2.5°C 或 0.015·|t| |
E 型适用温度范围 | -40°C ~ 800°C | -40°C ~ 900°C | -200°C ~ -40°C |
J 型适用温度范围 | -40°C ~ 750°C | -40°C ~ 750°C | — |
K 型适用温度范围 | -40°C ~ 1000°C | -40°C ~ 1200°C | -200°C ~ -40°C |
N 型适用温度范围 | -40°C ~ 1100°C | -40°C ~ 1300°C | -200°C ~ -40°C |
R 和 S 型允差值 (±) | 1°C 或 (1+0.003(t-1100))°C | 1.5°C 或 0.0025·|t| | 4°C 或 0.005·|t| |
R 和 S 型适用温度范围 | 0°C ~ 1600°C | 0°C ~ 1600°C | — |
B 型允差值 (±) | — | 600°C ~ 1700°C | 600°C ~ 1700°C |
2. 注：t 为被测温度 (°C)。在同一栏给出的两种允差值中，取绝对值较大者。在 -40°C 以上的温度范围符合 I、II 级允差的 T、E、K、N 型热电偶，又要求在 -40°C 以下符合 III 级允差时，由供需双方商定。
3. 热响应时间
在温度出现阶跃变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶跃变化的 50% 所需的时间，通常以 τ₀.₅ 表示。
保护管直径 | 保护管材料 | 热响应时间(秒) |
φ16 | 瓷管、碳钢 20#、不锈钢 1Cr18Ni9Ti | 小于 180 |
φ20 | 瓷管、碳钢 20#、不锈钢 1Cr18Ni9Ti | 小于 180 |
φ25 | 双层瓷管、不锈钢 1Cr18Ni9Ti | 小于 300 |
锥形螺纹保护管 | — | 小于 90 |
3.5 参比端温度补偿
热电偶的热电动势与温度关系所制定的分度表，是在参比端为 0°C 时分度的。但实际使用时，由于热电偶的测量端与参比端离得很近，同时由于参比端暴露在空间，受到周围介质温度波动的影响，其温度不会保持在 0°C 不变，因而引起测量误差。为了消除这些误差，可以采取以下几种方法加以补偿修正：
1. 参比端温度校正法
通过测量参比端的实际温度，对测量结果进行修正计算。
2. 参比端恒温法
将参比端置于恒温装置中（如冰点槽），使其保持在 0°C。
3. 补偿导线法
3.1 铂铑30-铂铑6 热电偶不需用补偿导线，可用铜导线将热电偶与显示仪表连接。
3.2 铂铑13-铂、铂铑10-铂 热电偶的补偿导线用铜和铜镍合金制成。
3.3 镍铬硅-镍硅、镍铬-镍硅 热电偶的补偿导线用铜和铜镍合金或是其热电偶本身材料制成。
3.4 镍铬-康铜、铁-康铜、铜-康铜 热电偶的补偿导线则采用与其热电偶热电极相同的材质制成。
3.5 补偿导线的截面积选择由显示仪表的要求及其连接来确定。
3.6 所选用的补偿导线应符合 GB4989-85《热电偶用补偿导线》中的规定。
4. 补偿电桥法
在电路中接入补偿电桥，自动补偿参比端温度变化引起的误差。
在上述四种方法中，补偿导线法是基本的，它常被单独地或与其他方法中任一种一起使用。
3.6 安装与使用
1. 热电偶选择
1.1 根据测量的范围和对象，选择适当的热电偶及保护套管材料和规格。
1.2 热电偶能在氧化性介质中稳定地工作，在还原性介质中工作时性能就要差一些。
2. 安装地点选择
2.1 热电偶应避免装在炉门旁边或加热物体距离过近以及具有强磁场之处。
2.2 接线盒不可碰到被测介质的容器壁，接线盒处的温度一般不超过 100°C，并尽量保证其稳定不变。
2.3 热电偶的插入深度可按实际需要决定，但浸入被测介质中的长度一般最少应不小于热电偶保护管外径的 8~10 倍。
2.4 安装位置应尽可能保持垂直，以防止保护管在高温下产生变形。但在有流速时，则必须倾斜安装；如有可能，最好尽量选择安装在管道的弯曲处。
2.5 测量端应位于被测流体的中部，且与被测流体方向相对。
2.6 接线盒的出线孔应该向下，以防因密封不良而使气水、灰尘和脏物等落入接线盒。
2.7 带瓷保护管的热电偶必须避免急冷急热，以防瓷管爆裂。在安装时要选择不妨碍被加热物体移动的地方，以免碰断瓷管。
3. 热电偶接线法
3.1 热电偶接线时，首先打开接线盒，按规定线路接线，拧紧空心螺栓，然后盖好接线盒盖子。
3.2 在接线时应注意补偿导线的极性，不可接反。
3.7 可能发生的故障及其修理
序号 | 故障现象 | 可能原因 | 修理办法 |
1 | 没有热电动势（测量仪表没有示值） | (1) 热电偶内部热电极断路；(2) 热电偶内部热电极同名极。 | (1) 更换；(2) 更换。 |
2 | 热电动势比实际应有的小（测量仪表指示值偏低） | (1) 热电偶内部电极漏电（短路）；(2) 热电偶内部潮湿；(3) 接线盒内接线柱短路；(4) 补偿导线短路；(5) 热电极变质或测量端损坏；(6) 补偿导线与热电偶种类配置错误；(7) 补偿导线与热电极的极端接反；(8) 安装位置或受热长度不当；(9) 参比端温度过高；(10) 热电偶种类与仪表刻度不一致。 | (1) 取出热电极检查漏电原因，潮湿引起则烘干，瓷管绝缘不良则更换；(2) 取出热电极，将保护管和电极分别烘干，检查保护管是否漏气漏水；(3) 打开接线盒盖清洁接线板，盖紧接线盒；(4) 将短路处重新绝缘或更换；(5) 剪去变质部分重新焊接或更换新电极；(6) 换成同种类补偿导线；(7) 重新改接；(8) 改变安装位置或方法及插入深度；(9) 准确进行参比端温度补偿；(10) 更换热电偶及补偿导线。 |
3 | 热电动势比实际应有的大（测量仪表指示值偏高） | (1) 热电偶种类用错，与测温仪表不符；(2) 补偿导线与热电偶种类不符；(3) 安装方法、位置或插入深度不当。 | (1) 更换热电偶及补偿导线；(2) 换成同种类补偿导线；(3) 改变安装方法或插入深度。 |
4 | 测量仪表示值不稳定 | (1) 接线柱和热电极接触不良；(2) 热电偶断续短路或断续接地；(3) 热电极已断或将断未断；(4) 热电偶安装不牢固；(5) 补偿导线有接地或断续连接现象。 | (1) 清洁接线柱和热电极端部，重新连接；(2) 取出热电极找出断续短路或接地点加以排除；(3) 重新焊接断开之处，检查特性，不合要求则更换；(4) 将热电偶安装牢固；(5) 找出接地点或断续短路处加以修复或更换。 |
5 | 热电偶热电动势变化 | (1) 热电极变质；(2) 安装不当；(3) 保护管表面积垢过多。 | (1) 更换新电极；(2) 改变安装位置或方法；(3) 拆下热电偶，清除保护管外面的积垢。 |
注：当发现以上故障情况时，应将补偿导线与接线盒分开，然后分别检查热电偶与补偿导线，待确定故障所在后，再进行处理。
3.8 热电偶分度表
以下为各类型热电偶在参比端温度为 0°C 时的热电动势（单位：mV）对照表：
温度(°C) | B型 | R型 | S型 | N型 | K型 | E型 | J型 | T型 |
-270 | — | — | — | -4.345 | -6.458 | -9.835 | — | -6.268 |
-200 | — | — | — | -3.990 | -5.891 | -8.824 | -7.890 | -5.603 |
-100 | — | — | — | -2.470 | -3.553 | -5.237 | -4.632 | -3.378 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
100 | 0.033 | 0.647 | 0.645 | 2.774 | 4.095 | 6.317 | 5.268 | 4.277 |
200 | 0.178 | 1.468 | 1.440 | 5.912 | 8.137 | 13.419 | 10.777 | 9.286 |
300 | 0.431 | 2.400 | 2.323 | 9.340 | 12.207 | 21.033 | 16.864 | 14.860 |
400 | 0.786 | 3.470 | 3.260 | 12.972 | 16.395 | 28.943 | 21.864 | 20.869 |
500 | 1.241 | 4.181 | 4.234 | 16.744 | 20.640 | 36.999 | 27.388 | — |
600 | 1.791 | 5.582 | 5.237 | 20.609 | 24.902 | 45.085 | 33.096 | — |
700 | 2.430 | 6.741 | 6.274 | 24.526 | 29.128 | 53.110 | 39.130 | — |
800 | 3.154 | 7.949 | 7.345 | 28.456 | 33.277 | 61.022 | 45.498 | — |
900 | 3.957 | 9.203 | 8.448 | 32.370 | 37.325 | 68.783 | 51.875 | — |
1000 | 4.833 | 10.503 | 9.585 | 36.248 | 41.269 | 76.358 | 57.942 | — |
1100 | 5.777 | 11.846 | 10.754 | 40.076 | 45.108 | — | 63.777 | — |
1200 | 6.783 | 13.224 | 11.647 | 43.836 | 48.828 | — | 69.536 | — |
1300 | 7.845 | 14.624 | 13.115 | 47.502 | 52.398 | — | — | — |
4. 附录
4.1 传感器选型建议
测温范围 | 推荐传感器类型 | 推荐分度号/型号 | 适用场景 |
-200°C ~ 0°C | 热电阻 / 热电偶 | PT100 / T 型 / E 型 | 低温冷库、液氮环境 |
0°C ~ 200°C | 热电阻 | PT100 | 暖通空调、食品加工 |
0°C ~ 500°C | 铠装热电阻 | PT100（三线制） | 工业现场、防爆场合 |
200°C ~ 600°C | 热电阻 / 热电偶 | PT100 / K 型 / E 型 | 工业炉窑、热处理 |
600°C ~ 1200°C | 热电偶 | K 型 / N 型 | 冶金、陶瓷、玻璃 |
1200°C ~ 1600°C | 热电偶 | S 型 / R 型 | 高温熔炼、热处理炉 |
1600°C ~ 1800°C | 热电偶 | B 型 | 超高温测量、特种冶炼 |
4.2 维护保养周期
1. PT100 铂电阻
1.1 日常检查：每周检查连接线路是否松动、传感器外观是否完好。
1.2 校准周期：每 6 个月进行一次精度校准。
1.3 更换周期：根据使用环境和使用频率，建议每 2~3 年更换一次。
2. 铠装热电阻
2.1 日常检查：每月检查探杆外观有无腐蚀、格兰头密封是否良好。
2.2 校准周期：每 6 个月进行一次精度校准。
2.3 更换周期：根据使用环境，建议每 2~3 年更换一次。
3. 热电偶
3.1 日常检查：每次使用前检查热电极是否完好、保护管有无裂纹。
3.2 校准周期：每 3~6 个月进行一次精度校准。
3.3 更换周期：根据高温使用情况，建议每 6~12 个月检查一次热电极变质情况，必要时更换。
—— 本手册仅供技术参考，具体参数以产品实物及厂家最新资料为准 ——
