热电偶由两种不同金属组成，通过热电效应(塞贝克效应)将温差转化为电势差;热电阻由单一金属或半导体材料制成，通过电阻值随温度变化的特性测量温度。 这两种温度传感器因核心原理差异，在材料、测温范围、信号特性及适用场景上形成鲜明对比。
一、工作原理：热电效应与电阻变化的本质区别
热电偶的“温差发电”机制
热电偶基于塞贝克效应：当两种不同金属(如镍铬-镍硅K型、铂铑-铂S型)的接点处于不同温度时，自由电子在金属间的扩散速率差异会形成电势差。例如，K型热电偶在0℃时输出0mV，温度每升高1℃，输出约41μV电压。这种“温差-电势”转换无需外部电源，属于无源传感器。
热电阻的“电阻标尺”特性
热电阻依赖金属电阻的温度敏感性：以铂电阻(PT100)为例，其电阻值在0℃时为100Ω，温度每升高1℃，电阻增加约0.385Ω。这种线性关系使其像一把精密标尺，通过测量电阻值即可直接推算温度。其原理本质是温度升高导致金属晶格振动加剧，阻碍电子运动，从而增加电阻。
二、材料构成：双金属搭档 vs 单一均质
热电偶的“异质组合”
热电偶必须由两种化学性质不同的金属组成，常见组合包括：
K型(镍铬-镍硅)：耐高温(0-1200℃)，抗氧化性强，成本低;
S型(铂铑10-铂)：测温上限达1600℃，精度高，但成本昂贵;
T型(铜-铜镍)：适用于-200-350℃的低温环境，稳定性好。
两种金属的接点(测量端)与补偿导线连接端(参考端)需保持材质一致，否则会引入测量误差。
热电阻的“单一纯净”
热电阻采用单一均质材料，常见类型包括：
铂电阻(PT100/PT1000)：测量范围-200-850℃，线性度优，稳定性强，是国际温标(ITS-90)的标准器件;
铜电阻(CU50)：成本低，适用于-50-150℃环境，但易氧化，限制了高温应用;
镍电阻：测温范围-80-300℃，非线性较明显，需线性化处理。
单一材料的设计避免了异质接触带来的热电势干扰，但需严格控制材料纯度(如铂电阻纯度需达99.999%)。
三、测温范围：高温** vs 中低温专家
热电偶的“高温统治力”
热电偶的测温上限远超热电阻：
常规型号：K型(0-1200℃)、J型(-40-750℃);
高温型号：B型(铂铑30-铂铑6)可测0-1800℃，甚至短期承受2300℃;
极端环境：钨铼热电偶(W-Re)用于真空或惰性气体中的2000℃以上测量。
其高温优势源于金属接点的耐热性及热电势的稳定性，但低温段(<0℃)精度较低。
热电阻的“中低温精准度”
热电阻在中低温区表现卓越：
铂电阻：覆盖-200-850℃，在0-650℃范围内误差可控制在±0.1℃以内;
铜电阻：适用于-50-150℃，但超过150℃易氧化失效;
薄膜热电阻：通过溅射工艺将铂薄膜沉积在基底上，响应速度更快，适用于微小空间测温。
其低温精度源于电阻-温度关系的线性度，但高温下材料稳定性下降。
四、信号特性：微伏级电压 vs 电阻值变化
热电偶的“微弱信号挑战”
热电偶输出毫伏级电压信号(如K型在100℃时输出4.095mV)，信号强度弱且非线性。为准确测量需：
冷端补偿：通过补偿导线将参考端温度恒定在0℃，或采用软件补偿算法;
信号放大：使用低噪声放大器(如仪表放大器)将信号放大100-1000倍;
线性化处理：通过查表法或多项式拟合将非线性电压-温度关系转换为线性输出。
热电阻的“直接电阻测量”
热电阻通过电阻值变化传递温度信息，信号处理更直观：
三线制/四线制接线：消除引线电阻干扰(如三线制中，两根线传输电流，第三根线测量电压);
桥式电路：将热电阻接入惠斯通电桥，通过桥路失衡产生的电压差计算电阻值;
数字化输出：现代热电阻模块直接输出数字信号(如RS485、4-20mA)，简化系统集成。
五、应用场景：工业高温 vs 实验室精密
热电偶的“工业硬核场景”
热电偶凭借耐高温、响应快的特点，广泛应用于：
冶金行业：炼钢炉、高炉温度监测;
能源***域：锅炉、燃气轮机排气温度测量;
航空航天：发动机燃烧室、火箭喷管温度检测。
其快速响应(时间常数<1秒)适合动态温度跟踪，但长期高温使用需定期校准以防止材料老化。
热电阻的“实验室精密场景”
热电阻因高精度、稳定性强，成为：
科研实验：材料热膨胀系数测定、化学反应釜控温;
医疗设备：疫苗存储温度监控、MRI磁体冷却系统测温;
气象监测：大气温度梯度测量、海洋温度剖面探测。
其长期稳定性(年漂移<0.05℃)适合需要长期数据记录的场景，但需避免机械振动导致引线断裂。
结语：原理差异决定技术分工
热电偶与热电阻的“双金属 vs 单材料”之争，本质是热电效应与电阻温度特性的技术分野。前者以高温耐受性和快速响应征服工业现场，后者凭中低温精度和长期稳定性守护实验室与精密设备。理解这一原理鸿沟，是选择温度传感器的**步。
