溫度測量是所有過程測量中的最大的組成部分之一，其準確性和可靠性通常會對設施的有效運行和安全產生重大影響。選擇最合適的傳感器類型，可以提高溫度測量的準確性、可重復性和穩定性，并可以降低運營和維護成本。

工業設施內，90％以上甚至更多的溫度監測都由熱電阻（RTD）和熱電偶（T/C）完成，這意味著在為各種應用選擇最佳傳感器時，每個具體細節，都可以幫助您做出最明智的決策。

除了各種熱電阻和熱電偶傳感器外，還可選擇不同的傳感器結構類型：標準實心護套元件（圖頂部和中部）或帶有較短傳感器封殼可以靈活調整長度的傳感器（圖下方），旨在加快響應、提供更好的振動彈性。圖片來源：Moore 工業

溫度范圍：熱電阻推薦的測量范圍為-200℃至850℃。購買新傳感器時，請告知供應商傳感器的工作范圍，以便其在該工作范圍內選擇最佳的材料和制造技術。

操作：熱電阻的工作原理是金屬元件的電阻隨溫度的升高而增加。

結構：常見的電阻材料有鉑（Pt）、鎳（Ni）和銅（Cu）。由于鉑更穩定、線性度更好、測量溫度范圍更寬，因此它已成為當今的行業標準。雖然現有建筑物中仍然可見鎳和銅熱電阻的使用，但大多數新裝置大都傾向于使用鉑金。通常情況下，高純度鉑主要用于制造線繞設計（鉑絲纏繞在基板線軸上）或薄膜設計（純鉑沉積在陶瓷基板上）的熱電阻傳感元件。由于目前使用的基板材料在高溫下可以保持穩定，因此現在的熱電阻可以在更高的溫度下使用。

建議：在-40℃至850℃范圍內使用薄膜傳感器，在接近-200℃時使用線繞傳感器。2 線、3 線或4 線熱電阻：熱電阻可以采用2 線，3 線和4 線結構。

建議：在允許的情況下，盡可能使用熱電阻代替熱電偶，以獲得更好的精度、可重復性和穩定性。

只有當元件與周圍的保護套絕緣/ 隔離時，熱電阻才能正常工作。典型的絕緣材料是氧化鎂或氧化鋁。如果由于潮濕和污染而導致絕緣層損壞，則必須更換熱電阻。由于熱電阻必須絕緣，使用非隔離的測量電路可以節省成本。當閉合溫度變送器未與熱電阻一起使用時，熱電阻通過銅線連接到測量電路。在準備選擇熱電阻時，需要注意的事項包括：

● 傳感器名稱暗示其在0 ℃ 時的電阻。例如：100ΩPt 熱電阻在0 ℃ 時， 測量為100Ω ；500ΩPt 熱電阻在0 ℃ 時測量為500Ω 等。

● 現代測量電路使用恒流源產生激勵電流。

● 高阻抗電壓測量值可歸因于熱電阻性能。高阻抗意味著沒有電流流過電壓表及其引線。

● 使用歐姆定律計算電阻：V=IR 或 R=V/I。

熱電阻傳感器的精度：為了獲得更高的精度，在可能的情況下，最好使用熱電阻而不是熱電偶。最好的熱電阻按IEC 60751 標準制造，它要求的精度值如表1 所示。

優質/ 特級熱電阻傳感器：當制造商已經利用老化箱對熱電阻進行老化處理后，在現場就可以最大限度地減少漂移。熱電阻在0℃和600℃之間循環1000 小時， 5 年以上可以確保保持較高精度。通常，只有A 類傳感器才進行熱老化。

熱電偶技術基于塞貝克效應，兩種不同金屬熔合在一起，兩個結點中的一個溫度與另一個結點的溫度不同時，將產生電流。

溫度范圍：不同金屬的各種組合都可以構成熱電偶。成品稱為熱電偶類型。對于每種類型，都會提供mV 與溫度的關系表，并包含在本參考手冊中（所有mV 與溫度的關系表均使用熱電偶冷端在0℃下創建）。

操作：熱電偶傳感器有兩個接點。測量端（有時稱為熱端）是兩種金屬連接的地方。參考端（也稱為冷端）連接到測量電路。

當熱端和冷端之間存在溫差時，產生與溫度差成比例的mV 信號。mV 值隨著溫度的升高而增加。mV 和溫度之間的關系是非線性的。

在實際使用中，熱電偶測量電路可以測量除0℃以外的任何溫度。測量電路必須測量冷端的溫度，并將溫度恢復到0℃。這種電氣補償稱為冷端補償（或參考端補償）。大多數熱電偶測量電路執行此操作。

結構：熱電偶接頭可以通過熱接點連接到外部護套進行接地或不接地（與護套絕緣）來構建。接地的熱電偶響應更快，但熱電偶會接觸過程電壓。因此，重要的是隔離測量電路以阻止接地回路的形成，避免導致測量誤差。

在溫度組件內，熱電偶通常嵌入到氧化鎂（MgO）和金屬護套中。然后將其插入熱電偶套管或保護管中。這有助于保護傳感器免受環境污染。當氧化鎂被水和鹽污染時，即使未接地的熱電偶也會最終接地。

建議：使用隔離的測量電路測量熱電偶。

熱電偶傳感器精度：最好使用符合ASTME230 標準的熱電偶傳感器，該傳感器規定了E、J、K 和T 型熱電偶的精度。在ASTME230/E230M-12 標準規范和標準熱電偶的溫度- 電動勢（emf）表中，提供了熱電偶參考表。

特殊熱電偶線：熱電偶可以用優質或特級的導線構造，將不確定性降低一半。優質/ 特級基本上表明該線材具有更高純度的合金混合物。

優質熱電偶線有助于熱電偶測量；升級到A 類熱電阻傳感器可以將不確定性降低一半（參見表2）。

建議：如果應用需要熱電偶而不是熱電阻，請使用更高等級的熱電偶；成本差異可以忽略不計，優質線材可以提供更高的穩定性。熱電偶的電線污染問題由來已久。精度圖表中的數值，是在假設電線未被過程或環境中的化學品污染的情況下得到的。當污染發生時，誤差通常會增加到需要更換傳感器的程度。

在傳感元件之后，就應開始考慮應用。如果它要求盡可能好的精度，則需要為溫度測量系統配置校準槽。A 類熱電阻傳感器在校準槽中進行校準后連接到變送器或遠程輸入/ 輸出（I/O）測量設備。此過程消除了每個傳感器中存在的最終“竣工”偏移誤差。傳感器應提供美國國家標準與技術研究院（NIST）的可溯源校準報告，該報告表明傳感器和溫度變送器的組合不確定度通常優于±0.01°F。

為了優化測量性能，并最大限度地減少長期維護費用，在選擇溫度傳感器時，請使用以下技巧作為實用指南。