温度测量基础
温度测量基础 一
（NTC、 PTC、 Pt100 等）
从文明产生以来，特别是工业革命后，人类一直致力于温度的探索。从热胀冷缩原理的伽利略空气温度计、水银温度计、乃至双金属温度计、以及气包式温度计，已经极大的满足了人们对温度的测量，这些温度计并不遥远，很多就应用于我们的身边。
另一方面，工业的发展，要求对过程的温度变化进行实时的监测控制、甚至记录，这样的话，传统的温度计就不能满足，电信号的温度传感器由此登上了现代化舞台，包括NTC、PTC、以及热电偶等。 我们会在下面的文章逐一介绍这些电信号的传感器。
- NTC 负温度系数热敏电阻（Negative Temperature Coefficient）
负温度系数热敏电阻在高温时的导电能力比低温时强，也就是电阻随着温度升高而降低，称为NTC电阻（负温度系数），主要成分是一种或多种金属氧化物。 某些NTC材料，在一些比较窄的温度范围内，电阻率与温度也有很好的线性关系，由此也可以做到数字化。NTC产量巨大，成本低， 因此广泛的应用于我们身边的各类温度测量，譬如家用空调，譬如咖啡机，乃至电动汽车。苏州赛新作为温度测量从业者，我们甚至发现某些进口品牌温度变送器为了降本也用NTC来做冷端的温度补充 。
- PTC 正温度系数热敏电阻（Positive Temperature Coefficient）及Pt100
正温度系数热敏电阻在高温时的导电能力比低温时降低，也就是电阻随着温度升高而升高，称为PTC电阻（正温度系数）。有很多材料有这样的特性， 除了一些氧化物盐外， 铜， 镍，铂都是线型很好的PTC材料。特别是铂， 化学性能稳定，重复性好，精度高，就被选择为工业标准的温度测量材料， 譬如定义某一段铂金在0℃时电阻为100Ω，称为Pt100热电阻。 我们来看看Pt100的温度-电阻曲线，见下图， 多么完美， 近乎直线， 一个三次多项式就可以描述这个曲线，很容易实现数字化，在实际应用中就可以通过测量电阻立刻转换成温度。
苏州赛新是专业生产组装温度传感器的企业，Pt100热电阻在工业中广泛的应用，是我们生产最多的产品之一。Pt100元件是核心原材料之一， 见下图。目前我们国内的Pt100元件基本全靠进口（超过95%以上）， 因此苏州赛新最大的优势在于客户化定制， 根据我们的经验，用标准的Pt100元件，为客户设计组装制造出满足实际现场测量要求的温度传感器，譬如高精度的Pt100热电阻，快响应的Pt100热电阻，核级耐辐照抗震的Pt100热电阻，LNG储罐用的超低温多点Pt100热电阻等等。
Pt100元件，特别是图中左边的薄膜元件，目前都是德国几家企业在生产，在芯片缺乏的今天，货期几乎都是半年以上，甚至要到一年。
工业用途中，除了Pt100， 还有Pt500，Pt100，Ni100，Cu50等等，同理我们可以知道其含义，各金属材料在0℃的电阻值，这些材料都可以做成热电阻，特别是以前铂金特别稀缺的时候，只能用镍，铜来做温度传感器。 至今我们偶尔还会收到Cu50热电阻的需求，有可能就是某些旧设备上的温度测量备件。
图片说明：
- Pt100 温度–电阻 曲线
- Pt100 元件
- Pt100 精度
参考资料
[1]. 中华人民共和国国标GBT 30121-2013 工业铂热电阻及铂感温元件
[2]. IEC60751-2008 Industrial platinum resistance thermometers and platinum temperature sensors
[3]. 德国Heraeus Sensor Broschuere
温度测量基础 二
（热电偶）
从文明产生以来，特别是工业革命后，人类一直致力于温度的探索。从热胀冷缩原理的伽利略空气温度计、水银温度计、乃至双金属温度计、以及气包式温度计，已经极大的满足了人们对温度的测量，这些温度计并不遥远，很多就应用于我们的身边。
另一方面，工业的发展，要求对过程的温度变化进行实时的监测控制、甚至记录，这样的话，传统的温度计就不能满足，电信号的温度传感器由此登上了现代化舞台，包括NTC、PTC、Pt100以及热电偶等。 我们会在下面的文章逐一介绍这些电信号的传感器。
我们的上篇文章介绍了NTC、PTC、Pt100， 这篇接着说说热电偶。
我们中文叫热电偶，英文thermocouple，日文 热电对， 都有成对的意思。
先看百度百科的介绍——由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路，由于材质不同，不同的电子密度产生电子扩散，稳定均衡后就产生 了电势。当两端存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。
简单一点， 请看下图：
- 单独一根铜丝，放在统一环境温度中， 内部电子随机活动；
- 将这根铜丝一端放在高温处， 此处电子更加活跃，会向低温端迁移
- 不同的材料，电子迁移的能力不一样，电子在低温端聚集的数量也不一样。在高温端把两个不同的材料相连，那么在低温端用电压表就能两处两个不同材料的电势差，大概在nV级。图中一根导体是镍丝，另一根导体是镍铬合金丝。 显然相同的材料，在低温端测得电势差是
- 更特殊的是， 某两组材料，在低温端测得电势差与两端的温度差也成近乎直线的关系，这也就有了数字化反而可能。 这样的两组材料，就可以组成工业化的热电偶。
我们现在常用的热电偶如下图，通常是T型，K型，N型， 高温的R/S/B型， 具体的精度。测量范围等参数见下图。
之前的热电偶都是把热电偶丝穿在两孔陶瓷管(绝缘)上使用，现在这样的方式已经很少，大部分都是铠装热电偶，把热电偶丝用氧化镁粉绝缘预制封装在金属铠管内，这样对热电偶丝的保护更好，寿命更长。见下图
苏州赛新在常规热电偶的基础上，根据客户的实际要求，开发了一系列特殊的热电偶， 包括极细0.5mm铠装热电偶，迷你多点热电偶，炼油加氢反应器用的多点柔性热电偶，耐磨高温热电偶，耐辐照的热电偶等等， 并有一支能提供现场安装指导的服务团队。
特别的，多介绍一下热电偶的响应时间，见下图。通常的，热电偶的响应时间会比热电阻快；更细直径的传感器，响应时间也会更快。 苏州赛新在响应时间的测量和改进上是专家级的， 我们开发和制造了国内为数不多的响应时间测量装置，并申请了一系列专利，改进温度传感器的响应时间。
最后，关于热电偶，我们还是花了很多篇幅来解释其原理的，有两个小问题，大家考虑一下，如果有答案，欢迎回复我们（微信，也放个微信图标）有小惊喜哦。。
- 如果想测量某炉子内两个不同点位的温度差，我们可以分别测量各自的温度，然后做相减计算。有没有办法直接测出温度差的值？
- 一个储罐，里面不同位置放了10支热电偶，在接线时，把所有正极都接到一个端子上，所有负极接到另一个端子。这样测量的结果会是什么？
图片说明：
- 热电偶原理 一
- 热电偶原理 二
- 各系列热电偶
- 热电偶测量范围及精度
- 热电偶铠材
- 热电阻热电偶响应时间
参考资料
[1]. IEC60684 Thermocouples
[2].ASTM E230-03 Standard Specification and Temperature-Electromotive Force (EMF) Tables for Standardized Thermocouples