一文搞懂热电偶和热电阻区别是什么

结构的区别，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，热偶是双金属材料，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。常用的热电阻的温度一般热阻一般检测0-150度温度范围，热电偶的测量温度要远远大于热电阻的测量温度。前者是低温检测，后者是高温检测。

热电阻(thermal resistor)是中低温区最常用的一种温度检测器。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。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。热电阻大都由纯金属材料制成，应用最多的是铂和铜，此外，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍等。

热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。热电阻大都由纯金属材料制成，应用最多的是铂和铜，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。

热电偶和热电阻是温度测量中常用的两种传感器，它们在原理、材料、测量范围和接线方式等方面存在以下差异：

1. 原理差异：

- 热电阻：基于金属导体的电阻值随温度变化的特性来测量温度。温度上升时，导体的电阻值随之增加。

- 热电偶：基于热电效应，将两种不同的金属导体连接成闭合回路。当两个接点温度不同，会在回路中产生电动势(热电势)，通过测量这个电动势来得知温度差异。

2. 材料差异：

- 热电阻：一般使用纯金属如铂、铜、镍等，因其电阻随温度变化的特性相对稳定。

- 热电偶：由两种不同的金属组成，常见的组合有K型(镍铬-镍铝)、T型(铜-铜镍)等。

3. 测量范围差异：

- 热电阻：一般适用于0-150℃的低温测量。

- 热电偶：测量范围较宽，可以从-40℃至1600℃。

4. 接线方式差异：

- 热电阻：可以是两线制、三线制或四线制，三线制和四线制可以有效消除引线电阻对测量的影响。

- 热电偶：通常为两线制，但由于其测量原理，不需要额外的线来补偿引线电阻。

5. 特性差异：

- 热电阻：具有高的测量精度和复现性，适合自动测量。

- 热电偶：具有较快的响应时间，可在宽温度范围内连续测量。

拓展知识：

热电偶和热电阻的选择通常基于以下考虑：

- 测量温度范围：根据所需测量的温度高低选择适合的传感器。

- 精度要求：高精度场合通常选用热电阻，但热电偶因其宽的测量范围在某些场合更为适用。

- 环境因素：如化学腐蚀、机械强度要求等，也会影响传感器的选择。

- 经济性：不同类型的热电偶和热电阻成本不同，选择时要考虑成本效益。

在工业、科学研究、医疗、食品加工等众多领域中，准确的温度测量起着至关重要的作用，而热电偶和热电阻作为常用的温度传感器，更是发挥着不可替代的作用。它们就像是隐藏在幕后的 “温度侦探”，时刻为我们精准捕捉温度的变化，保障着各类生产、实验等活动的顺利进行。

不过，很多朋友可能对这两种元件的具体区别不太清楚，在实际选择使用时也会有些迷茫。鉴于此，本文将详细地为大家剖析热电偶和热电阻之间的区别，帮助大家在不同的应用场景下，能够准确做出合适的选择，让它们更好地服务于我们的工作与研究。

二、测温原理大不同

(一)热电偶的热电效应原理

热电偶是基于热电效应来进行温度测量的。所谓热电效应，就是将两种不同成份的导体两端接合成回路，当两接合点温度不同时，回路中就会产生电动势。打个比方来说，就好像是在一个特殊的 “电路跑道” 上，由于两端 “起点” 和 “终点” 的温度不一样，使得电子们开始 “活跃” 起来，从而形成了电势差，进而产生电动势，我们通过检测这个电动势的大小，就能推算出对应的温度情况。

常见的热电偶材料组合有不少，比如铂铑 10 - 铂热电偶(S 型)，其正极是含铑为 10%、含铂为 90% 的铂铑合金，负极则为纯铂;还有镍铬 - 镍硅热电偶(K 型)，正极的名义化学成分为 Ni:Cr = 90:10，负极的名义化学成分为 Ni:Si = 97:3 等。不同的材料组合有着各自适用的温度范围以及特点，能满足多样化的工业、科研等领域的测温需求。

(二)热电阻的电阻随温变原理

热电阻的测温原理与热电偶截然不同，它依靠的是导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来工作。简单来讲，温度的变化就像是一只 “无形的手”，在拨动着热电阻的电阻值这根 “琴弦”，温度升高或者降低时，热电阻的电阻值也会相应地跟着改变，我们只要测量出电阻值的变化情况，就能推算出温度发生了怎样的变化。

常用的热电阻材料主要有铂、铜等。铂电阻精度比较高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，不过有着一定的非线性，而且温度越高其电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度系数大，适用于无腐蚀介质，不过温度超过 150℃时就容易被氧化了。像我国常用的就有分度号为 Pt100、Pt10、Pt1000 的铂电阻以及分度号为 Cu50、Cu100 的铜电阻，其中 Pt100 和 Cu50 的应用最为广泛。

三、信号性质有差异

(一)热电偶的感应电压信号

热电偶产生的是感应电压信号，也就是热电势。基于热电效应，当把两种不同成份的导体两端接合成回路，且两接合点温度不同时，回路中就会产生电动势。这个电动势的大小和温度差有着密切关联，一般来说是成正比关系的，比如常见的 K 型热电偶，其输出电压与温度的关系可以通过公式(其中表示输出电压，单位为伏特();表示热电偶的测量端温度，单位为摄氏度();表示温度差)来体现。

不过，热电偶产生的电压信号往往比较微弱，像常见的 J、K 和 T 型热电偶，在室温下，其电压变化幅度分别为 52 µV/°C、41 µV/°C 和 41 µV/°C，其它较少见的类型温度电压变化幅度甚至更小。所以在后续处理上，需要将这个微弱的电压信号进行放大等调理操作，通常信号调理电路一般需要约 100 左右的增益。而且由于热电偶引线较长，经常穿过电气噪声密集环境，引线上的噪声容易淹没微小的热电偶信号，一般要结合使用差分输入放大器(如仪表放大器)来放大信号以消除共模噪声，以及采用低通滤波来消除带外噪声(比如消除可能引起放大器整流的射频干扰(1 MHz 以上)和 50 Hz/60 Hz(电源)的工频干扰)等方法，从噪声中提取出有效信号。最后再通过连接的温度测量仪器(如温度计、数据采集系统等)读取产生的电压信号，并依据已知的校准曲线或公式将电压信号转换为对应的温度值，从而实现温度的测量与显示。

(二)热电阻的阻值变化信号

热电阻本身属于电阻，它是依靠导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来工作的。当温度发生改变时，热电阻会产生正的或者负的阻值变化。对于常见的热电阻，比如 PT100，其阻值与温度之间的换算关系可以通过公式(其中是温度为时的电阻值(欧姆)，是参考温度(通常为 0°C)下的电阻值，对于 PT100 来说，，是温度系数，对于 PT100，在 0°C 附近，其值约为或，是温度())来估算(注意这个公式在温度范围两端误差可能会增大，高精度应用时应使用更精确的温度 - 电阻关系表或曲线)。

像 PT100 在 0℃时阻值为 100 欧姆，在 100℃时，阻值约为 138.5 欧姆(根据公式计算得出，但实际值可能因温度系数是近似值而略有不同)。再如 PT1000，在 0℃时阻值为 1000 欧姆，在 100℃时阻值约为 1385 欧姆。我们可以通过测量热电阻的阻值变化情况，然后利用上述这类阻值和温度的对应关系，来确定对应的温度数值。在实际测量热电阻的阻值时，常用电桥电路或数字温度传感器进行，电桥电路会通过测量热电阻两端的电压来确定其电阻值，从而计算出温度，数字温度传感器则是通过转换电阻值到数字信号，再通过内部的算法计算出温度值，进而达到利用热电阻准确测量温度的目的。

四、检测温度范围各有侧重

(一)热电偶的宽温检测优势

热电偶能够检测的温度范围比较广，通常可以从 0℃一直到 1000℃，甚至在一些特定的应用场景中，还能实现更高温度的测量。正因为如此，热电偶在高温测量方面展现出了独特的优势，所以被广泛应用于众多需要检测高温的场合。

比如说在高温工业炉的环境中，像钢铁冶炼、陶瓷烧制等工业生产里使用的高温炉，内部温度常常会达到几百摄氏度甚至上千摄氏度，这时候热电偶就能派上大用场了。它可以被安装在炉壁或者炉内关键位置，凭借基于热电效应产生电动势的特性，精准地测量出炉内的温度变化情况，进而帮助操作人员实时掌握温度信息，以便调节加热器、冷却器等控制设备，实现炉内温度的均衡分布，保障产品质量以及生产过程的安全、高效进行。像常用的铂铑 10 - 铂热电偶(S 型)、镍铬 - 镍硅热电偶(K 型)等不同材料组合的热电偶，都能在对应的高温区间稳定工作，满足多样化的高温测量需求。

(二)热电阻的低温测量专长

热电阻所适用的检测温度范围相对来说比较窄，一般是在 - 250℃至 500℃之间，不过部分特殊材料制成的热电阻，其检测温度能达到 600℃左右。相较于热电偶，热电阻更擅长进行低温环境下的温度测量。

在一些需要精准低温控制的场景里，热电阻发挥着重要作用。例如在食品的冷冻储存环节，需要精确控制冷库内的低温环境，确保食品的品质不受影响，热电阻可以准确地监测冷库内温度，其凭借导体或半导体的电阻值随温度变化的特性，将温度变化转化为电阻值变化，通过相应的测量电路和算法，就能得出准确的温度数值。还有在一些科研实验中，比如对超导材料在低温下性能的研究等，需要在接近绝对零度等低温条件下精准测量温度，热电阻也能够很好地承担起这样的任务，为科研工作提供可靠的温度数据支持。

五、材料构成对比

(一)热电偶的双金属材料组合

热电偶是由两种不同的金属或半导体材料组合而成的。常见的组合类型有不少，比如铂铑 - 铂、镍铬 - 镍硅等。像铂铑 10 - 铂热电偶(S 型)，其正极是含铑为 10%、含铂为 90% 的铂铑合金，负极则为纯铂;镍铬 - 镍硅热电偶(K 型)，正极的名义化学成分为 Ni:Cr = 90:10，负极的名义化学成分为 Ni:Si = 97:3。不同的材料组合有着各自的特点以及适用的温度范围，这对其性能影响颇大。

例如，S 型热电偶抗氧化性能强，适合在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度可达 1400°C，短期能到 1600°C，并且在所有热电偶中，它的精确度等级也是比较高的，所以常被用作标准热电偶。而 K 型热电偶由于采用镍基材料，具备稳定的抗腐蚀和抗氧化能力，能在 - 200 至 + 1260℃这样宽泛的工作温度范围内实现可靠精度，有着广泛的潜在应用范围，是众多行业和部门最常使用的类型。不同的双金属材料搭配，使得热电偶能够满足多样化的工业、科研等领域的测温需求。

(二)热电阻的单一金属特性

热电阻主要是由对温度敏感的金属材料制成，其中使用最多的当属铂(Pt100、Pt10)和铜(Cu50)等。铂作为贵金属，其热电阻的常用使用范围为 - 200 ~ +850℃，它的电阻值与温度的关系在 0 ~ +850℃时可用公式表示，在 - 200 ~ 0°C 时则用公式表示(式中，为温度为和时的电阻值，、、为常数)。铂这种金属的感温特性良好，使得铂热电阻有着较高的精度，国际温标规定，在 - 259.34~630.74 摄氏度区域内，以铂热电阻温度计为基准，其上下限温度可达 850 度，不过它的缺点就是价格相对较贵。

铜是廉金属，铜热电阻在 0 ~ 100℃的范围内基本上呈线性关系，其电阻值与温度的关系可用公式表示(式中，为温度为和时的电阻值，为电阻温度系数，铜)，但它的缺点是不抗腐蚀，相较于铂的稳定性稍差，精度也略低一点。这些材料自身的特性对热电阻的测温效果起着关键作用，决定了热电阻更擅长在特定的温度区间以及相应环境下进行温度测量工作。

六、应用领域各展身手

(一)热电偶在高温场合的应用

热电偶由于具备测温范围宽、性能稳定、测量精度高且易于远传等诸多优势，在高温场合的应用十分广泛。

例如在钢铁冶炼行业，高炉内部温度常常能达到一千多摄氏度，热电偶可安装在高炉的关键部位，像炉壁或者风口处等，凭借热电效应产生电动势，实时且精准地测量出炉内不同位置的温度变化情况。操作人员依据这些温度数据，就能合理调控燃料的添加量、送风的强度等，确保高炉内温度均匀、稳定，使铁矿石能充分被还原，保障钢铁产品的质量以及整个冶炼过程的安全、高效开展。

再如在火力发电领域，锅炉内的蒸汽温度是发电效率和设备安全运行的关键参数，而锅炉内部的温度往往高达几百摄氏度甚至更高，热电偶能够长时间稳定地在这样的高温环境下工作，将温度信号转换为热电动势信号传输出来，通过配套的仪表显示温度数值，工作人员便可据此对锅炉的燃烧情况、蒸汽的产生等环节进行有效把控，避免因温度过高引发安全事故或者温度过低影响发电效率。

还有在陶瓷烧制行业，烧制陶瓷的窑炉温度对陶瓷成品的品质起着决定性作用，从几百摄氏度的低温烧制阶段到上千摄氏度的高温烧结阶段，热电偶都可以精准地监测温度变化，窑炉操作人员依照热电偶反馈的温度信息，精准调节燃气供应量、通风量等，使窑炉内温度按照烧制工艺要求进行变化，最终烧制出高质量的陶瓷产品。像常用的铂铑 10 - 铂热电偶(S 型)适用于氧化性气氛下的高温测量，最高长期使用温度可达 1400°C，在很多高精度高温测量的工业场合发挥重要作用;镍铬 - 镍硅热电偶(K 型)则凭借其宽泛的工作温度范围(-200 至 + 1260℃)以及稳定的性能，在诸如冶金、化工等众多需要高温测温的行业中被大量应用。

(二)热电阻在高精度低温控制中的应用

热电阻因其测量精度高、复现性好且易于在自动测量中使用等特点，在低温测量场合尤其是需要高精度温度控制的工业过程里大显身手。

在化工生产的低温反应环节中，有些化学反应需要在特定的低温环境下进行，且对温度的精度要求极高，稍有偏差就可能影响反应的转化率、产品的纯度等。比如某些精细化工合成过程，需要将反应温度控制在零下几十摄氏度左右，热电阻可以准确地测量反应容器内的温度，将温度变化转化为电阻值变化，通过连接的高精度测量仪表以及配套的控制系统，就能实现对反应温度的精准调控，保障化学反应按照预期进行。

在制药行业的药品冷藏储存方面，部分药品需要在低温且温度波动极小的环境下保存，以确保药品的活性和药效不受影响。热电阻被安装在冷库或者冷藏柜内，实时监测内部温度，一旦温度出现偏离设定值的情况，就能及时反馈给温度控制系统，调节制冷设备的运行功率等，维持稳定的低温环境。像铂热电阻，在 - 200℃到 + 850℃的范围内都能保持较好的精度，在低温高精度测量场景下，其稳定可靠的性能可以为药品储存提供准确的温度数据支持。

在科研实验领域，比如对一些低温物理现象的研究，像超导材料性能测试，往往需要在接近绝对零度等极低温条件下精确测量温度变化，热电阻能够凭借其高灵敏度和高精度的特点，准确捕捉到微小的温度波动，为科研人员深入研究超导材料在不同低温状态下的电阻、磁场等特性变化提供可靠的温度依据，助力科研工作顺利开展。

七、其他区分小妙招

(一)根据标牌区分

在实际辨别热电偶和热电阻时，查看标牌是一种较为直接的方法。通常情况下，产品的铭牌上会明确标注出是热电偶或是热电阻的具体产品和规格信息。我们只需要仔细观察铭牌内容，就能轻松分辨出来。比如，铭牌上可能会清晰地写着 “热电偶，型号 K 型(镍铬 - 镍硅热电偶)” 或者 “热电阻，分度号 Pt100” 等字样，通过这些关键信息，便能准确区分二者，所以在拿到测温元件后，第一时间查看标牌往往能快速知晓其到底是热电偶还是热电阻哦。

(二)依据结构分辨

从结构方面来看，热电偶和热电阻也有着明显的不同。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。热电极是产生热电势的关键部分，不同的热电极材料组合能适应不同的测温范围;绝缘管起到隔离、保护热电极以及防止短路的作用;保护套管则是保护整个热电偶在恶劣的测量环境中不受损坏;接线盒方便连接外部测量电路。

而热电阻呢，它的传感器输出负载和电源是串联在一起的。热电阻主要的核心在于其电阻体部分，由对温度敏感的金属材料(像铂、铜等)制成，其电阻值随温度变化而变化，连接线负责把电阻体与外部电路连通，还有保护套对电阻体和连接线起到防护作用。所以，当我们观察测温元件的内部结构或者了解其构造特点时，也能够对热电偶和热电阻作出区分呀。

(三)通过接线板判断

接线板也是区分热电偶和热电阻的一个小妙招哦。大家要知道，有正负极区分的是热电偶，在接线的时候需要严格按照正负极对应接入电路，这是因为热电偶是基于热电效应产生感应电压(热电势)来测量温度的，正负极的接法会影响到最终热电势的测量以及温度换算等。

而热电阻则没有正负极区分，它是依靠自身电阻值随温度的改变来实现测温功能的，无论怎样接入电路，只要能准确测量出其电阻值变化情况，就能推算出对应的温度数值啦。所以，当我们查看接线板以及接线情况时，就可以依据有无正负极之分来判断是热电偶还是热电阻了呢。

(四)利用电阻值测量区别

在室温状态下，我们还可以通过测量电阻值的大小来区分热电偶和热电阻哦。一般来说，热电偶的电阻值很小，通常只有几欧姆左右。例如常见的一些热电偶，在正常室温环境下用万用表电阻档去测量，其电阻数值基本趋近于零。

然而，热电阻在室温状态下的电阻值则相对较大，像常用的 Pt100 铂热电阻，在室温 20℃时，其电阻值为 107.794Ω，Cu50 铜热电阻在室温 20℃时，电阻值为 54.285Ω，即便室温有一定变化，热电阻的电阻值也会维持在一个相对较大的范围，明显区别于热电偶极小的电阻值。所以，借助测量电阻值这一方法，也能够准确地辨别出所使用的是热电偶还是热电阻哦。

八、总结与选择建议

(一)总结二者区别

热电偶和热电阻在多个方面存在明显区别。从测温原理来看，热电偶基于热电效应，利用两种不同材料组成的回路在两端温度不同时产生电动势来测温;而热电阻依靠导体或半导体的电阻值随温度变化这一特性工作，通过测量电阻值变化推算温度。

在信号性质上，热电偶输出的是感应电压信号(热电势)，不过信号通常比较微弱，后续需要进行放大等调理操作并消除噪声干扰;热电阻则产生阻值变化信号，常用电桥电路或数字温度传感器来测量其阻值变化以确定温度。

检测温度范围方面，热电偶能够检测较宽的温度范围，尤其在高温检测上优势明显，可适用于上千摄氏度的高温环境;热电阻的适用温度范围相对较窄，更擅长低温测量，常用于零下几十摄氏度至几百摄氏度的低温场景。

材料构成上，热电偶是双金属材料组合，像铂铑 - 铂、镍铬 - 镍硅等不同组合有着各自特点和适用温度范围;热电阻主要采用单一金属材料，如铂、铜等，它们的感温特性决定了热电阻在特定温度区间及环境下的测温表现。

应用领域中，热电偶在高温工业场合如钢铁冶炼、火力发电、陶瓷烧制等应用广泛;热电阻则在高精度低温控制场景里大显身手，比如化工低温反应、药品冷藏储存以及科研低温实验等领域。

此外，还可以通过查看标牌、依据结构、观察接线板以及测量电阻值等小妙招来区分它们。

(二)选择建议

当需要选择合适的温度传感器时，可以参考以下建议：

根据测量温度范围选择：如果测量的温度通常在 500℃以上，比如钢铁冶炼高炉内部温度、陶瓷烧制的高温烧结阶段等高温环境，一般选择热电偶更为合适;要是测量温度在 500℃以下，像食品冷冻储存冷库内温度、科研实验中接近绝对零度的低温条件等，热电阻则是更好的选择。

依据测量精度要求选择：在对温度测量精度要求较高的场合，例如化工生产的低温反应环节中需要精确控制反应温度、制药行业药品冷藏储存要求温度波动极小的情况，热电阻凭借其高精度、复现性好的特点更为适用;而在一些对精度要求不是特别高，但需要快速响应温度变化的场景，像一些普通工业环境中大致掌握温度情况，热电偶的响应速度快等优势就能发挥出来，可以选择热电偶。

考虑使用环境条件选择：在高温、强腐蚀、振动、磁场和辐照等恶劣环境中，热电偶的稳定性和抗干扰能力相对更好，更能适应复杂恶劣的工况，如炼油、化工、冶金等领域的高温且复杂的生产环境;而在相对温和、无强腐蚀等普通环境条件下，热电阻的使用寿命较长，也能稳定可靠地工作，常用于实验室设备、普通工业自动化控制系统等环境里进行温度测量。