热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温

热电偶和热电阻测温的误差分析摘要：热电联产和热阻是工业接触式温度测量中最常用的温度测量元素。

在温度测量过程中，有各种各样的误差使测量的温度在一定程度上偏离了实际温度，包括热电联产和电阻传输误差、偏离配电板误差、仪表显示误差、反馈点误差等由于安装和工作条件不同，引线电阻错误、影响错误、热电联产和耐热性可能导致错误。

笔者分析总结了一些误差分析，供同行参考。

关键词：热电偶；热电阻；测温误差分析；方式探讨；前言温度必须在工业生产过程中进行监测，热电偶和热阻是最常用的温度监测传感器。

温度介于-200到500 c之间时，通常使用Pt100铂热阻和Cu50铜热阻。

铂热阻铜强度低，体积大，容易氧化高温，范围有限。

热电偶主要用于温度在500 ~ 1800℃。

k型热电偶具有良好的线性度、稳定的化学特性、较强的热功率和相对较低的价格，是测量氧化性气体的最佳选择。

在现场测量温度时，温度测量往往不准确或不稳定，需要进行具体分析和处理。

一、误差分析1.热电偶或热电阻测温系统中存在的误差（1）温度计刻度错误。

热电联产的分配通常采用一种标准分配表，该表是根据国家代表发电厂生产的产品的计量结果编制的，同时考虑到各种因素，这不可避免地与热电联产的实际热值相矛盾。

此外，导线的不规则性和不稳定性可能导致错误，标准热电联产的传输错误也可能导致错误。

补偿熔接痕错误。

补偿线是一种导体，由具有类似热电特性的材料组成，用于将热电联产的冷端延伸到所需的位置。

冷端温度在0 ~ 100℃范围内，补偿线引起的误差很小；当温度超过100 c时，补偿导体产生的热功率与该温度下热电联产产生的热功率大不相同，误差大大增加。

因此，必须将冷端温度限制在0 c到100 c之间。

其他错误。

其他错误是由于与使用条件不符而产生的错误。

主要是由于热电偶保护管的污损和使用一段时间后减少的氧化或热电偶损坏造成的误差。

（2）显示计数器错误。

它以仪器精度的形式给出。

热阻测量系统是由热阻和显示仪器组成的接触温度测量系统。

热电偶热电阻工作原理热电偶工作原理：热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。

是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的，是温度测量仪表中常用的测温元件。

将不同材料的导体a、b接成闭合回路,接触测温点的一端称测量端,一端称参比端。

若测量端和参比端所处温度t和t0不同,则在回路的a、b之间就产生一热电势eab(t，t0),这种现象称为塞贝克效应，即热电效应。

eab大小随导体a、b的材料和两端温度t和t0而变,这种回路称为原型热电偶。

在实际应用中，将a、b的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。

显示仪表所测电势只随被测温度而t 变化。

下面给出热电偶温度计测量系数原理图。

热电偶就是一种感温元件,就是一次仪表，它轻易测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。

热电偶测温的基本原理就是两种相同成份的材质导体共同组成滑动电路,当两端存有温度梯度时,电路中就可以存有电流通过，此时两端之间就存有电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。

两种相同成份的均质导体为热电极，温度较低的一端为工作端的，温度较低的一端为民主自由端的，民主自由端的通常处在某个恒定的温度下。

根据热电动势与温度的函数关系,做成热电偶分度表中;分度集是民主自由端的温度在0℃时的条件下获得的，相同的热电偶具备相同的分度表中。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。

因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。

热电偶实际上就是一种能量转换器，它将热能切换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应当特别注意如下几个问题：1：热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；2：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确认后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶热端的温度维持一定，这入热电偶的热电势仅就是工作端的温度的单值函数。

技术参数B型、S型、K型、E型主要技术参数测量范围及基本误差限热电偶和热电阻的区别热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是他们的原理与特点却不尽相同。

.热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，他的主要特点就是测量范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。

热电偶的测温原理是基于热电效应。

将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。

闭合回路中产生的热电势有两种电势组成：温差电势和接触电势。

温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电势也不相同，而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散，当他们达到一定的平衡后所形成的电势，接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。

目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范，国际上规定热电偶分为八个不同的分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T，其测量温度的最低可测零下270摄氏度，最高可达1800摄氏度，其中B，R，S属于铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属，所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。

热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。

普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。

热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线我们称为补偿导线。

不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。

补偿导线又分为补偿型和延长型两种，延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同，但是实际中，延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。

热电偶和热电阻区别1、虽然都是接触式测温仪表，但它们的测温范围不同。

热电偶使用在温度较高的环境，因它们在中，低温区时输出热电势很小，当电势小时，对抗干扰措施和二次表和要求很高，否则测量不准，还有，在较低的温度区域，冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出，不易得到全补偿。

热电阻使用在中低温的环境，一般使用热电阻测温范围为20（Γ500°C,甚至还可测更低的温度（如用碳电阻可测到IK左右的低温）.现在正常使用钳热电阻Ptl00。

（也有Pt50,在工业上也有用铜电阻，但测温范围较小，在一50~150°C之间。

在一些特殊场合还有钢阻，镐电阻等）。

2、测温原理热电偶测量温度的基本原理是热电效应，二次表是一个检伏计或为了提高精度时使用电子电位差计。

热电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度而变化的特性而工作的，二次表是一个不平衡电桥。

3、工作中的现场故障判断热电偶：热电偶有正负极，补偿导线也有正负之分。

首先保证连接和配置正确，在运行中，常见的故障现象有短路、断路、接触不良（有万用表可判断）和变质（根据表面颜色来鉴别）。

检查时，要使热电偶与二次表分开。

热电阻：不外乎短路和断路。

用万用表可判断，在运行中怀疑短路只要将电阻端拆下一个线头，显示仪表如到最大则热电阻短路；显示仪表如回零导线短路。

保证正常连接和配置时，表值显示低或不稳，保护管可能性进水了。

热电偶和电阻信号进入PLC系统，如果仪表开路，PLC数据回零；如果仪表短路，PLC 数据溢出；如果仪表信号受电磁干扰，PLC数据不稳定或一直溢出。

4、热电偶和热电阻的选择热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。

其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。

T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300℃以下的温度。

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。

它的主要特点是测量精度高，性能稳定。

热电阻工作原理热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。

它的主要特点是测量精度高，性能稳定。

其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。

因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。

目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。

相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。

金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。

热电阻材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

热电阻种类（1）精密型热电阻：工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。

从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。

（2）铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。

与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装；④使用寿命长。

工业常用测温元件热电偶/热电阻/双金属热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是他们的原理与特点却不尽相同。

.热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，他的主要特点就是测量范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。

热电偶的测温原理是基于热电效应。

将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。

闭合回路中产生的热电势有两种电势组成：温差电势和接触电势。

温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电势也不相同，而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散，当他们达到一定的平衡后所形成的电势，接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。

目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范，国际上规定热电偶分为八个不同的分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T，其测量温度的最低可测零下270摄氏度，最高可达1800摄氏度，其中B，R，S属于铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属，所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。

热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。

普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。

热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线我们称为补偿导线。

不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。

补偿导线又分为补偿型和延长型两种，延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同，但是实际中，延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。

热电阻安装使用说明书安徽埃克森科技集团有限公司1.热电阻工作原理热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。

它的主要特点是测量精度高，性能稳定。

其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。

因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。

目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。

相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。

金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。

热电阻材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

热电阻种类（1）精密型热电阻：工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。

从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。

（2）铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。

与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装；④使用寿命长。

热电偶热电阻测温应用原理热电偶测温的应用原理热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。

其优点是：①测量精度高。

因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。

常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

③构造简单，使用方便。

热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。

当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。

热电偶就是利用这一效应来工作的。

2．热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。

所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。

非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。

必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。

一、热电偶介绍：热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。

二、热电偶工作原理：热电偶是一种感温元件, 它把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表转换成被测介质的温度。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路, 当两端存在温度梯度时, 回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在seebeck 电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。

两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。

根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。

因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。

三、热电偶优点：热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：①测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。

②热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。

③测量范围大：热电偶从-40~+ 1600℃均可连续测温。

④性能可靠，机械强度好。

⑤使用寿命长，安装方便。

四、热电偶的种类及结构：（ 1 ）热电偶的种类热电偶有k 型（镍铬- 镍硅）wrn 系列，n 型（镍铬硅- 镍硅镁）wrm 系列，e 型（镍铬- 铜镍）wre 系列，j 型（铁-铜镍）wrf 系列，t 型（铜- 铜镍）wr c 系列，s 型（铂铑10- 铂）wrp 系列，r 型（铂铑13- 铂）wrq 系列，b 型（铂铑30- 铂铑 6 ）wrr 系列等。

（ 2 ）热电偶的结构形式：热电偶的基本结构是热电极，绝缘材料和保护管；并与显示仪表、记录仪表或计算机等配套使用。

在现场使用中根据环境，被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。

电厂温度测点异常波动的原因分析及处理摘要：简要介绍了电厂热工温度元件测量原理，对温度测点异常波动的原因进行分析及处理。

阐述了该问题在机组运行中的处理过程和处理结果，提出了相应的防范措施。

关键词：热电偶；热电阻；波动；坏值1.引言电厂热工温度测点坏点和波动的具体表现为测点表现为无规则波动，以及测点指示不变、最小或最大，成为坏点。

电厂热工温度测点坏点和波动严重影响了设备的正常使用，甚至造成保护误动作，影响机组运行安全，因此需要尽快找出原因并解决，本文就简单介绍电厂热工温度测点坏点和波动的原因及具体解决办法。

2.温度元件测量原理电厂中的温度测量元件使用最普通，最常用的是热电偶和热电阻，两者均属于温度测量中的接触式测温，但两者在原理，接线方式及测温范围都有所区别。

2.1.热电偶热电偶的测温原理基于热电效应。

将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接触端处的温度不同时，回路中将产生热电势，又称为seeback效应。

回路中产生的热电势有两种，一是温差电势，是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势，不同的导体具有不同的电子密度，所以它们的电势也不相同；二是接触电势，是指两种不同的导体相接触时，因为它们的电子密度不同所产生一定的电子扩散，当它们达到一定的平衡后所形成的电势，接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。

【1】2.2.热电阻热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性来进行温度测量的。

3.温度测点异常波动原因分析3.1.热电偶对于使用热电偶测量介质温度时发生故障时的一般检查方法：(1)当DCS上的温度显示值波动较为剧烈时,一般情况下是由于接触不良造成的，这是因为温度是一种变化比较缓慢的量,属于惯性环节，特别是热容较大的被测对象。

在这种情况下应检查各接线端子处的端子接线是否有松动现象或连接导线有无似断似连的现象，如接线氧化，端子滑牙，接线工艺不规范，随意铰接等等，检查是否有外界干扰，如交流漏电，电磁场感应等等。

三、简答题（每题10分）301、试述传感器的定义、共性及组成。

301答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。

302、什么是传感器动态特性和静态特性?简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。

302答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。

当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。

303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性?实现不失真测量的条件是什么?303答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。

实现不失真测量的条件是幅频特性: A(ω) = |H(jω) | =A(常数)(线性)相频特性:Φ(ω) = -ωto304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

304答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。

应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。

输出的电量大小反映了被测物理量的大小。

305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并说明有哪几种补偿方法。

305答：温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。

温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。

化工仪表及自动化基础知识单选题100道及答案解析1. 下列哪种仪表不属于压力检测仪表（）A. 液柱式压力计B. 弹性式压力计C. 差压式液位计D. 压力变送器答案：C解析：差压式液位计是用于测量液位的，不属于压力检测仪表。

2. 热电偶的测温原理是基于（）A. 热阻效应B. 热电效应C. 热胀冷缩D. 电磁感应答案：B解析：热电偶的测温原理是热电效应。

3. 以下哪个不是自动化控制系统的组成部分（）A. 控制器B. 被控对象C. 测量变送装置D. 电源答案：D解析：自动化控制系统通常由控制器、被控对象、测量变送装置组成，电源不属于其组成部分。

4. 调节阀的流量特性主要与下列哪个因素有关（）A. 阀芯形状B. 阀杆长度C. 阀座直径D. 执行机构答案：A解析：阀芯形状决定了调节阀的流量特性。

5. 下列哪种仪表精度最高（）A. 1.0 级B. 0.5 级C. 0.2 级D. 2.5 级答案：C解析：仪表精度等级数字越小，精度越高。

6. 热电阻温度计是基于导体或半导体的（）特性来测量温度的。

A. 热电效应B. 热阻效应C. 电阻温度D. 电磁感应答案：C解析：热电阻温度计是基于导体或半导体的电阻温度特性来测量温度的。

7. 自动控制系统中，滞后时间越大，系统的稳定性（）A. 越好B. 越差C. 不变D. 不确定答案：B解析：滞后时间越大，系统响应越慢，稳定性越差。

8. 智能仪表的核心是（）A. 微处理器B. 传感器C. 变送器D. 显示器答案：A解析：微处理器是智能仪表的核心，负责数据处理和控制。

9. 下列哪种执行机构动作速度最快（）A. 电动执行机构B. 气动薄膜执行机构C. 气动活塞执行机构D. 液动执行机构答案：D解析：液动执行机构动作速度通常最快。

10. 测量范围为0 - 100℃的温度计，其最大绝对误差为1.5℃，则其精度等级为（）A. 1.0 级B. 1.5 级C. 2.0 级D. 2.5 级答案：B解析：精度等级= 最大绝对误差/ 测量上限- 测量下限×100% ，即1.5 / 100 ×100% = 1.5 级。

三、简答题（每题 10 分）301、试述传感器的定义、共性及组成。

301 答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。

302、什么是传感器动态特性和静态特性?简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。

302 答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。

当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。

303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性?实现不失真测量的条件是什么?303 答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。

实现不失真测量的条件是幅频特性:A(ω)= |H(jω)| =A(常数)相频特性:Φ(ω)=-ωt o(线性)304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

304 答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。

应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。

输出的电量大小反映了被测物理量的大小。

305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并说明有哪几种补偿方法。

305 答：温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。

温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。

热电偶/热电阻的区别热电偶是一种测温度的传感器，与热电阻一样都是温度传感器，但是他和热电阻的区别主要在于：一、信号的性质，热电阻本身是电阻，温度的变化，使电阻产生正的或者是负的阻值变化；而热耦，是产生感应电压的变化，他随温度的改变而改变。

二、两种传感器检测的温度范围不一样，热阻一般检测0-150度温度范围，最高测量范围可达600度左右（当然可以检测负温度）。

热耦可检测0-1000度的温度范围（甚至更高）所以，前者是低温检测，后者是高温检测。

三、从材料上分，热阻是一种金属材料，具有温度敏感变化的金属材料，热耦是双金属材料，既两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属丝的两端产生电势差。

四、PLC 对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的，这句话是没问题，但一般PLC 都直接接入4～20ma 信号，而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC 。

要是接入DCS 的话就不必用变送器了！热电阻是RTD 信号，热电偶是TC 信号！五、PLC 也有热电阻模块和热电偶模块，可直接输入电阻和电偶信号。

六、热电偶有J 、T 、N 、K 、S 等型号，有比电阻贵的，也有比电阻便宜的，但是算上补偿导线，综合造价热电偶就高了。

热电阻是电阻信号, 热电偶是电压信号。

七、热电阻测温原理是根据导体（或半导体）的电阻随温度变化的性质来测量的，测量范围为负00~500度，常用的有铂电阻(Pt100、Pt10 、铜电阻Cu50（负50-150度）。

热电偶测温原理是基于热电效应来测量温度的，常用的有铂铑——铂（分度号S ，测量范围0~1300度）、镍铬——镍硅（分度号K ，测量范围0~900度）、镍铬——康铜（分度号E ，测量范围0~600度）、铂铑30——铂铑6（分度号B ，测量范围0~1600度）。

热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温, 尽管其作用相同都是测量物体的温度, 但是他们的原理与特点却不尽相同.首先, 介绍一下热电偶, 热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件, 他的主要特点就是测温范围宽, 性能比较稳定, 同时结构简单, 动态响应好, 更能够远传4-20mA 电信号, 便于自动控制和集中控制。

常用的温度测量方法1.接触式测温方法：接触式测温方法是通过物体与测温设备直接接触，从而测量物体温度的方法。

常用的接触式测温方法包括：接触式温度计、热电偶、热电阻、红外线温度计等。

-接触式温度计是一种通过物体与温度计直接接触，测得物体温度的设备。

常见的接触式温度计有普通温度计、玻璃温度计、水银温度计等。

接触式温度计准确度较高，但使用时需要将温度计与物体保持良好的接触。

-热电偶是一种测量温度的传感器，其原理是利用两种不同金属在温差作用下产生电动势。

热电偶的优点是可测量范围广，且响应速度快，但精度略低。

-热电阻是利用电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。

常见的热电阻材料有铂金热电阻、镍铁热电阻等。

热电阻的优点是稳定可靠，但响应速度较慢。

-红外线温度计利用物体发出的红外辐射能量与温度成正比的原理测量物体温度。

红外线温度计适用于远距离测温和测量固体、液体、气体等各种物体的表面温度。

2.非接触式测温方法：非接触式测温方法是指不需要直接与物体接触就能测量物体温度的方法。

常见的非接触式测温方法包括：红外线测温、激光测温等。

-红外线测温是通过测量物体发射的红外辐射热量来得到物体的温度。

红外线测温具有测量范围广、响应速度快、非接触等优点，被广泛应用于工业自动化、医疗、环境监测等领域。

-激光测温是通过测量物体表面所反射或散射激光的特性来得到物体的温度。

激光测温具有测量范围广、高精度等特点，适用于一些特殊环境或需要高精度测温的场合。

3.电阻测温方法：电阻测温方法是通过测量电阻的变化来得到物体的温度。

常用的电阻测温方法包括：电阻温度计、半导体温度传感器等。

-电阻温度计是一种使用金属电阻尺寸随温度变化的原理测量温度的设备。

常见的电阻温度计有铂电阻、镍电阻等。

电阻温度计精度较高，但需要配合专用的检测电路使用。

-半导体温度传感器是一种基于半导体材料的温度传感器，其温度特性是根据材料的禁带宽度随温度变化的原理。

半导体温度传感器具有响应速度快、体积小、成本低等优点，广泛应用于各个领域。

三、简答题（每题10分）301、试述传感器的定义、共性及组成。

301答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。

302、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。

302答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。

当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。

303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性实现不失真测量的条件是什么303答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。

实现不失真测量的条件是幅频特性: A(ω) = |H(jω) | =A(常数)相频特性:Φ(ω) = -ωt o (线性)304、什么叫应变效应利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

304答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。

应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。

输出的电量大小反映了被测物理量的大小。

305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并说明有哪几种补偿方法。

305答：温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。

温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。

热电阻简介热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。

它的主要特点是测量精度高，性能稳定。

其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。

因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。

目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。

相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。

金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。

热电阻材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

热电阻种类（1）精密型热电阻：工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。

从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。

（2）铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。

与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装；④使用寿命长。

第333题图第334题图1. 热敏电阻有三种类型，即 正温度系数型、 负温度系数型、 临界温度系数型2、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？ 2答（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。

（2）A ：补偿导线法B ：冷端温度计算校正法C ：冰浴法D ：补偿电桥法。

3、试说明如图所示的热电偶三线制测温时，是如何消除连接导线电阻r 带来的测温误差的。

3答：当电桥平衡时，可写出下列关系式，即由此可以得出设计电桥时如满足R 1=R 2则图中右边含有r 的项完全消去，这种情况下连线阻r 对桥路平衡毫无影响，即可以消除热电阻测量过程中r 的影响。

但必须注意，只有在对称电桥(R 1=R 2的电桥) ，且只有在平衡状态下才如此。

4、试说明如图所示的热电偶四线制测温时，是如何消除连接导线电阻r 带来的测温误差的。

4答：由恒流源供给已知电流I 流过热电阻R ，使其产生压降u ，再用电位差计测出u ，便可利用欧姆定律得此处供给电流和测量电压分别使用热电阻上四根导线，尽管导线有电阻r ，但电流在导线上形成的压降r·I 不在测量范围之内。

电压导线上虽有电阻但无电流，因为电位差计测量时不取电流，所以四根导线的电阻r 对测量均无影响。

四线制和电位差计配合测量热电阻是比较完善的方法，它不受任何条件的约束，总能消除连接导线电阻对测量的影响，当然恒流源必须保证I 稳定不变。

5、热电阻传感器主要分为哪两种类型?它们分别应用在什么场合?5答: (l)铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。

主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。

此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。

(2)铜电阻传感器：价钱较铅金属便宜。

在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。

热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温,尽管其作用相同都是测量物体的温度,但是他们的原理与特点却不尽相同.首先,介绍一下热电偶,热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件,他的主要特点就是测量范围宽,性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传4-20mA电信号,便于自动控制和集中控制。

热电偶的测温原理是基于热电效应。

将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势,这种现象称为热电效应,又称为塞贝克效应。

闭合回路中产生的热电势有两种电势组成;温差电势和接触电势。

温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势,不同的导体具有不同的电子密度,所以他们产生的电势也不相同,而接触电势顾名思义就是指两种不同的导体相接触时,因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散,当他们达到一定的平衡后所形成的电势,接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。

目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范,国际上规定热电偶分为八个不同的分度,分别为B,R,S,K,N,E,J和T,其测量温度的最低可测零下2 70摄氏度,最高可达1800摄氏度,其中B,R,S属于铂系列的热电偶,由于铂属于贵重金属,所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。

热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。

普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。

但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线。

不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。

补偿导线又分为补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。