在生产现场，温度是关键工艺参数，常用的温度传感元件主要有热电阻（RTD）和热电偶（TC）。下文对两者的工作原理、结构特征、优缺点、故障诊断、安装要点及选型方法进行系统梳理，便于对比与应用。 一、热电阻（RTD，Resistance Temperature Detector） 1. 原理与特性 - 基于导体材料的电阻随温度变化的特性来测温。通常作为一次元件，将温度信号通过导线送到二次仪表或变送器，输出与温度成比例的信号。铂电阻元件 Pt100 在工业上应用最广泛。 - 常用工作区间多在中低温段，测量精度高、稳定性好。铂热电阻的测量精度通常最高，且可作为标准基准仪。现阶段常用材料还包括铜、镍等，但铂、铜为主，亦有镍、铑等材料。 2. 结构与接线 - 引线制式有两线、三线、四线三种。三线制在成本与精度之间找到平衡，常用于不对称电桥的测量回路中，能抵消导线电阻对测量的影响。 - 三线制的工作原理：有一根公共线为供电/供电端，另外两根分别连接热阻所在桥臂及相邻桥臂，用以抵消导线电阻带来的误差。典型颜色分配可为：公共线（红）、工作线（黑）、补偿线（白）。 - 实际接线要点：导线要与被测介质紧密接触、与接线端子紧固、极性正确，且避免导线受损、过度弯折。 3. 信号输出与变送 - 热阻信号通常通过温度变送器转换成标准4-20 mA电流信号，便于远距离传输给自动化系统。 4. 性能对比 - 优点：精度高、线性输出好、漂移小、稳定性强、可长期提供高分辨率测量；适用于对温度精度要求较高的场景。 - 缺点：响应速度相对热电偶较慢、结构和体积通常比热电偶大，成本高于简单热电偶。 5. 典型数值与换算要点 - 常见的 Pt100 标称在0°C时阻值为100 Ω；温度与阻值的近似关系可通过分度表查询，典型点：50°C 左右阻值约为119.4 Ω，100°C 左右约为138.5 Ω。 - 近似线性关系：在常温段，阻值随温度的变化约为每升高1°C，阻值增量约0.385 Ω（针对 Pt100 的典型特性）。 6. 维护与检测要点 - 外观检查、阻值测量、绝缘电阻检测、动作试验等多方面综合评估，确保测量端与被测介质充分接触、导线与接线端子良好、绝缘完好、无明显干扰。 - 常用故障排查包括短路、断路、潮湿、接线盒问题、补偿导线绝缘损坏、冷端位置异常等，处理方式包括更换元件、重新安装、更换补偿线、重新接线等。 二、热电偶（Thermocouple，TC） 1. 原理与应用 - 基于热电效应（Seebeck 效应）：两种不同金属在温度差作用下形成热电势（毫伏级），通过测量热电势即可推算温度。热电偶为一次仪表，能直接测量温度并输出信号，适用于高温场合。 - 热电偶通常由两种不同金属导体组成，若两端温度存在梯度，则回路中会产生热电势，大小与材料、两端温度差相关，与形状尺寸无关。 2. 分度号与材料 - 常见分度号包括 K、J、E、T、N、S、R、B 等。其中贵金属对（S、R、B）用于高温场景，廉金属对（N、K、E、J、T）在中低温区应用广泛，T 型在低温区域精度较高。 - 热电偶的冷端需要温度补偿，以消除冷端温度变化对测量的影响，补偿导线具有与热电偶匹配的热电特性，常用于将冷端信号传至测量端。 3. 结构与安装 - 热电偶在外形上差异较大，但基本都包含感温元件、绝缘套管、接线盒等部件。由于其是无源传感器，无需外加电源即可工作，便于在炉膛、管道、烟道等高温部位直接测温。 - 常见装配方式包括无固定、螺纹式、法兰式、保护管式等；在高温、低压力、或高压差场景中，可采用浅插或热套式结构以提升可靠性。 4. 冷端补偿与信号传输 - 冷端补偿通过专用补偿导线实现，将热电偶冷端延伸至恒温、低干扰区域，以便将热端温度与热电势传递到显示或控制仪表。 - 热电偶输出为微小的热电势（mV级），需要高精度的二次仪表和良好的屏蔽、接线管理，以降低干扰对测量的影响。 5. 双元件接法（在同一系统中应用两支热电偶时的两种并联/串联接法） - 并联接法：两根热电偶及其补偿导线的同端并联在一起，另一端分别接入热电偶与调节仪器。优点是连接简单、抗干扰强，但可能引起温漂。 - 串联接法：首尾相连两根热电偶及补偿线，再将两端分别接入热电偶与仪器。优点是稳定性好，连接较复杂，干扰敏感性相对较高。 6. 安装与选型要点 - 选型要综合温度范围、精度、响应时间、空间可用性、腐蚀环境及成本等因素。 - 高温场景（通常>500°C）优选热电偶；中低温且对精度要求较高时优先考虑 RTD；对快速响应要求较强的场景多选热电偶。 - 测量点一般分“点温”与“面温/空间平均温度”，热电偶更适合点温，RTD对均匀表面温度测量更稳健。 7. 安装要点 - 测点选在能与被测介质充分热交换的位置，尽量避免阀门、弯头、死角等影响测量的部位。 - 保护管长度、插入深度要合适：在管道中心测点、深度示例等，根据工况确定；高温高压场景可采用浅插或热套结构以降低阻力和断裂风险。 - 安装时应确保接线盒朝下、出线口朝下，以防密封不良造成端子短路；确保线路有足够空间便于检修和维护。 - 现场若为需要远距离传输，需选用带有合适补偿导线的热电偶，并注意极性与颜色标识。 8. 常见故障与排查要点 - 热电势偏低：可能原因包括热电偶内部短路、潮湿、补偿导线绝缘损坏、热端腐蚀、冷端温度异常等。排查时应逐项检查连接、绝缘、冷端位置、以及是否需要更换热电偶或补偿线。 - 热电势偏高：可能原因包括型号不匹配、补偿线不符、热电偶电极变质、接线错误、安装位置不当等VSport。需核对分度号、重新接线、检查绝缘及保护管状态。 - 指示不稳定或断续：热电偶接线柱接触不良、回路断路、干扰信号进入、补偿线接地问题等，需重新紧固、排除干扰、更换部件。 - 具体诊断步骤可包括替换同类型热电偶、测量端阻值、检查接线盒、对照分度表与毫伏-温度关系等。 三、热电阻与热电偶的对比要点（选型核心） 1. 测量范围与耐高温 - 热电偶：量程宽，可在高温环境下使用，适合炉膛、锅炉、燃气管道等高温场景。 - 热电阻：适用于中低温，极高温场景不适用或需特殊材料。 2. 精度与稳定性 - RTD（热电阻）通常具备更高的测量精度和稳定性，漂移小，线性输出好。 - 热电偶精度一般低于 RTD，需要冷端补偿，且长期漂移相对较大，需要定期校准。 3. 响应与结构 - 热电偶响应快，结构简单，便于在狭小或远距的场景测量。 - RTD 响应较慢，但对温度变化的稳定性和重复性更好。 4. 成本与维护 - 热电偶通常成本较低，但需定期校准与维护，长期总成本可能增加。 - RTD 成本相对较高，但维护较少、精度更高，适合对质量要求高的场景。 5. 信号输出与传输 - 热电偶输出微小的毫伏信号，需高质量的二次仪表和良好屏蔽。 - RTD 输出电阻信号，常通过变送器转成4-20 mA，利于远距传输。 6. 外观与识别 - 外观差异可通过头部尺寸、引线数量、标牌信息等区分。RTD 常为三线制引线，热电偶为两线制并有极性标识。 四、安装与现场实施要点 - 选点与插入深度：确保被测介质与测温元件充分接触，核心部位避免死角；管道直径、温度等级、介质性质等均需纳入考虑。 - 保护管与密封：在高温或腐蚀环境中，选择合适的保护套管并确保密封性，避免泄漏、污染或热损失影响测量。 - 电气连接：接线盒朝下、出线口朝下，极性正确，线径、屏蔽、接线强度符合现场要求；必要时进行防振设计。 - 现场调试：安装后进行外观检查、阻值/绝缘测试、冷端补偿校核、以及与DCS/PLC等系统的信号对接测试。 总结 热电阻与热电偶各有优势与局限，选型与安装应综合考虑温度范围、测量精度、响应速度、系统结构、成本与维护要求等因素。合理的点位选取、正确的接线、可靠的冷端补偿与稳定的信号传输，是确保温度测量准确性与系统可靠性的关键。若需在现场应用中进一步优化，建议结合具体工况进行针对性的方案设计与试验验证。