详解热电偶与热电阻的区别

热电偶和热电阻是两种常用的温度测量传感器，它们在工作原理、材料、测量范围、精度、稳定性和响应时间等方面存在显著差异。‌

工作原理

‌热电偶‌的工作原理基于塞贝克效应，即当两种不同材质的导体(或半导体)组成闭合回路时，两端存在温度差会在回路中产生电动势，这个电动势被称为热电势。通过测量这个热电势的大小，可以推算出被测点的温度。常见的热电偶材料有K型(镍铬-镍硅)、S型(铂铑10-铂)等，适用于不同的温度范围。‌12‌热电阻‌则是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来测量温度。大多数金属材料的电阻值随着温度的升高而增大，通过测量电阻值的变化可以推算出温度值。常见的热电阻材料有铂和铜，铂热电阻在工业中应用广泛，适用于高精度测量，而铜热电阻则适用于较低温度范围。

材料

‌热电偶‌通常由两种不同的金属(或合金)组成，如K型(镍铬-镍硅)、S型(铂铑10-铂)等。这些材料组合适应不同的温度范围，并且需要考虑材料的抗氧化性和耐腐蚀性。

‌热电阻‌主要由纯金属(如铂、铜)或半导体材料制成。铂热电阻因其高精度和稳定性，常用于工业和实验室的高精度测量;铜热电阻则适用于较低温度范围和较低精度的测量。

测量范围

‌热电偶‌能够测量从低温到高温的极大范围，甚至可以达到上千摄氏度。例如，K型热电偶可测量的温度范围一般为-200℃至1300℃，S型热电偶适用于高温环境，范围在-50℃至1768℃。

‌热电阻‌的测量范围相对较窄，通常为-250℃至500℃(某些特殊类型如碳电阻可测量到约1K的低温)。在200-500℃的范围内，热电阻表现出色，具有测量精度高、性能稳定等特点。

一、测量原理

热电偶：

基于塞贝克效应，即两种不同材质的导体(或半导体)组成闭合回路时，当两个接点处于不同温度时，回路中就会产生电动势，这个电动势被称为热电势，其大小与两接点的温度差有关，通过测量热电势的大小就能推算出被测点的温度。例如，常用的 K 型热电偶，由镍铬 - 镍硅两种材料组成，当一端接触被测高温物体，另一端处于参考温度(通常为环境温度)时，就会产生对应热电势，再经过配套的二次仪表进行转换就能得到温度值。

热电阻：

利用金属或半导体的电阻值随温度变化而改变的特性来测量温度。一般来说，大多数金属材料的电阻值随温度升高而增大，半导体材料的电阻值随温度升高而减小。比如，铂热电阻(Pt100)在 0℃时电阻值为 100Ω，温度每升高 1℃，其电阻值会按照一定的系数相应增加，通过测量热电阻的阻值变化，利用相应的分度表或者转换电路就能确定对应的温度值。

二、材料特性

热电偶：

通常由两种不同的金属或合金材料制成，不同类型的热电偶材料组合各不相同，常见的有 K 型(镍铬 - 镍硅)、S 型(铂铑 10 - 铂)、E 型(镍铬 - 铜镍)等。这些材料组合能够适应不同的温度测量范围，有的适用于高温环境，有的则用于中低温测量，并且要考虑材料的抗氧化性、耐腐蚀性等性能，以保证在相应的使用环境下能准确测量温度且具备较长的使用寿命。

热电阻：

主要的材料为金属，常用的有铂、铜等，其中铂热电阻精度高、稳定性好，能在较宽的温度范围内使用，是工业中高精度温度测量的常用材料;铜热电阻价格相对便宜，适用于一些对精度要求不是极高、温度范围较窄的场合，比如在 - 50℃至 150℃的温度区间内使用。半导体热电阻(热敏电阻)虽然也有应用，但因其电阻值随温度变化是非线性的，在精度要求高的场合使用相对受限。

三、测量范围

热电偶：

测量范围比较宽，不同类型的热电偶所能测量的温度范围有较大差异。例如，K 型热电偶可测量的温度范围一般为 -200℃至 1300℃;S 型热电偶常用于高温测量，范围大致在 -50℃至 1768℃;B 型热电偶(铂铑 30 - 铂铑 6)可测量的温度更高，能达到 0℃至 1820℃左右，适用于超高温环境下的温度测量。

热电阻：

一般来说，金属热电阻的测量范围相对较窄。比如铂热电阻(Pt100)常用的测量范围大概是 -200℃至 850℃，铜热电阻(Cu50)通常适用于 -50℃至 150℃的温度区间，总体上较适合中低温环境下的温度测量。

四、精度

热电偶：

其精度相对热电阻要低一些，热电偶的测量精度受多种因素影响，包括材料的均匀性、冷端补偿的准确性、测量回路的干扰等。一般来说，普通工业用热电偶的精度在几度到十几度的范围，即便经过精细校准等处理，在高精度要求的场合，其精度也较难达到热电阻的水平。

热电阻：

具有较高的精度，尤其是铂热电阻，在合适的测量电路和校准条件下，其精度可以达到 ±(0.15 + 0.002×|t|)℃(t 为测量温度值)，所以在对温度测量精度要求较高的场合，如实验室环境、精密工业生产过程控制等场景中应用较多。

五、响应速度

热电偶：

响应速度通常较快，因为热电偶产生热电势的过程是基于两种材料的接触点温度差，当被测温度发生变化时，热电势能较快地随之改变，尤其是在测量动态变化的温度、快速升温或降温过程中的温度时，能够及时反映温度的变化情况，其响应时间可以达到毫秒级甚至更快，具体取决于热电偶的结构、尺寸以及被测介质的热传递特性等因素。

热电阻：

响应速度相对较慢，由于热电阻是通过自身电阻值的变化来反映温度变化，而热量传递到热电阻使其温度改变进而引起电阻值变化需要一定时间，特别是在一些对温度变化响应要求高的快速测温场景中，其响应速度可能无法满足需求，不过不同结构和封装形式的热电阻响应速度也有差异，一般来说响应时间在几秒到几十秒不等。

六、信号输出及连接方式

热电偶：

输出的是毫伏级的热电势信号，信号比较微弱，需要配合专门的温度补偿导线(其材质要与热电偶本身相匹配，以保证在传输过程中不会引入额外的误差)将热电势信号传输到二次仪表(如温度显示仪、温度控制器等)进行放大、转换等处理，最终得到温度读数。而且，热电偶的连接要注意极性，不同材料的接线端需要正确连接，否则会导致测量误差甚至无法正常测量。

热电阻：

输出的是电阻值变化信号，在实际应用中，常通过电桥电路等方式将电阻值的变化转化为电压或电流信号，以便于后续的测量和处理。连接时，一般采用三线制或四线制的连接方式(三线制可以有效消除连接导线电阻带来的测量误差，四线制精度更高，常用于高精度测量场合)，将热电阻接入相应的测量电路中。

总结与选择建议

热电偶：

热电偶适用于高温测量，测量范围广，响应速度快。它适合大多数高温环境，但其精度较低，适用于对精度要求较低的场合。

热电阻：

热电阻适用于低温至中温范围的精确测量，具有高精度和稳定性。它适合用于需要精确温度控制的场合，如实验室、精密制造和低温应用。

选择合适的传感器时，应该根据温度测量的范围、精度要求、工作环境以及经济性等多方面因素来综合考虑。希望本文能帮助您在不同的应用场景中做出准确的选择。

如何选择热电偶与热电阻?

在选择热电偶与热电阻时，用户需要根据实际测量需求进行综合考虑。以下是一些具体的建议：

测温范围：根据被测物体的温度范围选择合适的传感器。如果温度较高，应选择热电偶;如果温度较低，可以选择热电阻。

测量精度：根据测量精度要求选择合适的传感器。热电阻的测量精度通常高于热电偶，但在高温测量中，热电偶的精度和稳定性也能得到保障。

成本因素：根据成本预算选择合适的传感器。热电偶的成本通常低于热电阻，但在高温测量中，铂系列的热电偶成本也较高。

安装环境：根据安装环境选择合适的传感器。热电偶适用于高温、高压、腐蚀等恶劣环境;而热电阻则更适用于对精度要求较高且温度较低的场合。

综上所述，热电偶与热电阻在温度测量领域各有千秋。用户需要根据实际测量需求进行综合考虑和选择，以确保测量结果的准确性和可靠性。