6.2　低溫溫度測量

6.2.1　低溫溫度計原理及分類

低溫下實際使用的溫度計主要有氣體溫度計、蒸氣壓溫度計、電阻溫度計、溫差電熱偶溫度計和磁溫度計等。

氣體溫度計是利用理想氣體的壓強和體積的乘積與熱力學溫度成比例這一規律來進行溫度測量的。它有固定壓強、測量體積的變化來確定溫度的定壓氣體溫度計，和固定體積、測量壓強變化來確定溫度的定容氣體溫度計。后者測量溫度的精度高，裝置較簡單。定容溫度計在進行精確的修正后可近似于理想氣體溫度計。

蒸氣壓溫度計利用與液體呈熱平衡狀態的飽和蒸氣壓來指示溫度，其優點是在可使用的溫度區間內靈敏度很高，尤其是在沸點附近，裝置簡單，但缺點是溫度范圍窄。

電阻溫度計有金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計兩類。它們都是利用電阻隨溫度變化（只是兩者的電阻溫度系數符號相反）這一特性。前者有鉑、金、銅、鎳、銦等純金屬和銠鐵、磷青銅等合金；后者有碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠，工業及科研均已廣泛應用，尤其是半導體電阻溫度計，在極低溫度下具有非常高的靈敏度。

溫差電熱偶溫度計基于兩種不同材料所呈現的塞貝克效應，即物質的溫差電現象。常用的有銅-康銅、鐵-康銅、鎳鉻-康銅、鎳鉻-金鐵以及金鈷-銅等。它們的接點體積小、容量小、制作簡單、安裝方便，也得到廣泛的應用。

磁溫度計是利用某些順磁性物質（例如，硝酸鈰鎂、硫酸錳銨和硫酸鐵銨）的磁化率在低溫下遵從居里定律（x=D/T）或居里-外斯定律[x=D/（CT-θ）]，式中D和θ分別為居里常數和居里溫度，由測出的x值而求出溫度。磁溫度計主要是在1K以下的極低溫溫區中使用。

6.2.2　低溫溫度計的選型及應用

作為一般原則，在選擇溫度計時要考慮以下指標：

①溫度計的復現性要高。只有復現性足夠高，才能在足夠長的時間內維持標定的數據。

②對溫標的準確度要高。這既要求溫度計自身的復現性高，又要求高準確度的標定。

③靈敏度要高。即對溫度變化的分辨能力強、溫度每變化1K時輸出信號要足夠大。

④使用簡便、價格低和取之便利。

⑤足夠的抗沖擊振動性能。這是為適應航天器在地面試驗和發射時都要經受強烈的沖擊振動而要求的。

⑥響應速度快。在低溫工程的很多場合要求實現低溫溫度的動態測量。例如，環模試驗設備有時要求控溫要快速響應，或當試驗對象發生劇烈的溫度變化時需要準確地監控測試貯存及其變化趨勢，或在發動機試車過程中，要求在很短時間內精確地測定發動機系統和操作設備系統數十個點的溫度變化，沒有快速響應的低溫溫度計是無法滿足使用要求的。

⑦能實現遠距離檢測或遙測遙控。這是因為很多地面試驗都要求實現遠距離檢測，同時發射階段和入軌后航天器的工作溫度監控，也只有通過遙測遙控才能實現。

⑧溫度計的自熱效應、引線漏熱乃至幾何尺寸都要足夠小。人們總是希望引進溫度計后對被測對象狀態的影響愈小愈好。由于物質的熱容隨溫度下降而很快下降，因此低溫下的熱容一般都是很小的，引進很少的熱量就會使被測部位的溫度分布變化。另外，低溫制冷系統的制冷量都是很小的，有的功率只有數毫瓦，也決不允許采用自熱效應和引線漏熱大的溫度計。同時，為了實現定點測量也要求溫度計的幾何尺寸盡量小。因此應選用線徑較小的傳感器，或在引線布置時要采取適當措施如從高溫處連接引線應先在熱沉上繞幾圈等。

⑨采取各種措施保證傳感器與被測對象的良好熱接觸。如采用銦等軟金屬或真空導熱油脂填充以保證測溫正確，尤其在真空環境下消除接觸熱阻的影響十分重要。

上述九項性能指標中有些是相互矛盾的，例如復現性和抗沖擊振動性能。但對于每一具體的測溫問題事實上總存在一種最佳的低溫溫度計。因此低溫測量中應綜合考慮溫度計精度、可靠性、重復性和實際溫度的標定。此外，也應考慮測溫范圍、熱循環重復性、對磁場的敏感性、布線和讀出設備等的費用以及寄生熱負載對測量結果的影響。

航天技術中最常用的低溫溫度計有電阻溫度計、熱電偶溫度計、蒸氣壓溫度計和簡易氣體溫度計等。不同于普通溫度測量，低溫測量通常是微信號測量，而且涉及材料性能的方方面面，為了能準確實現低溫性能測量，必要時可參考有關專著。

以下是依據材料典型性能進行了分類，這些輔助材料在低溫測量中會經常用到。

傳熱好——金、銅、藍寶石、石英晶體等。

傳熱差——不銹鋼、德銀、玻璃鋼、膠木、樹脂、尼龍、棉線等。

熱脹小——石英管（多晶，熱導差）。

導電膠——導電好，粘接引線用。

導熱膠——導熱好、不導電。

粘接材料——聚乙烯醇縮醛膠和其他低溫膠。

密封材料——橡膠圈、橡膠墊（室溫用）；銦絲、保險絲（低溫用）。

無磁材料——特種鋼、玻璃鋼。

支撐材料石墨——高溫下導熱好，低溫下絕熱。

6.2.3　幾種常用低溫溫度計

6.2.3.1　低溫熱電偶

熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成分的材質導體組成閉合回路，當兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢，這種現象就是所謂的塞貝克效應（Seebeck effect）。如果一端（參考端）處于某個恒定的溫度下（通常以水三相點0℃為參考點），通過測量熱電勢輸出就可以實現另一端（測量端）的溫度值測量。標定過程也就是在參考點固定來確定其熱電動勢與溫度的函數關系，據此產生對應的分度表。

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S（鉑銠10-純鉑）、B（鉑銠30-鉑銠6）、E（鎳鉻-康銅）、K（鎳鉻-鎳硅）、R（鉑銠13-純鉑）、J（鐵-康銅）、T（純銅-康銅）七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。其中S、B、R屬于貴金屬熱電偶；K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，但由于能充分滿足某些特殊場合的測量要求，在低溫工程中大量應用，需要專門標定。

通常熱電偶的熱電勢（V）與溫度（T）之間有如下簡單關系：V=KT。其中K為溫度系數，是常數。但由于熱電偶的非線性特征，為精確測溫，通常在2K<T<273K之間，可以通過三個固定溫度點來標定熱電偶，此時有：V=at+bt2+ct3。這三個固定溫度點可以選用冰點（0℃）、固態二氧化碳的升華點（-78℃）及液氮正常沸點（-196℃）。通過這三定點測得的電勢值及固定點溫度值，可以定出a、b、c值。從而可得到熱電偶的溫度分度公式，再通過插入法作出溫度分度表。

熱電偶測溫具有許多顯著優點，尤其當要求的測溫不確定度在0.1～0.5K范圍內時，往往是寧可選用熱電偶而不用其他類型的溫度計，歸納起來熱電偶溫度計具有如下特點：

①簡單方便，價格便宜，易于根據需要自制；

②熱電偶測溫端的熱容很小，能快速反映出溫度變化，滿足動態測溫要求；

③熱電偶具有強的抗沖擊能力；

④測溫端點體積小，易于安裝布置，它可以做到一般溫度計難以達到的定點測溫或溫度分布場的測量；

⑤輸出直流電信號，容易實現信號處理、采集分析，與計算機配合可方便地實現遙測或遙控；

⑥當需要測量兩點間溫差時，熱電偶不僅測量誤差小，而且更容易實施。

表6-3列出五種常用低溫熱電偶的基本特性。

低溫工程中常用的低溫熱電偶有銅-康銅（銅鎳）（T型）、鎳鉻-康銅（E型）、鎳鉻-金鐵、鎳鉻-銅鐵和鎳鉻-鎳硅（K型）五種型號。

（1）銅-康銅（T型）

銅-康銅熱電偶材質均勻、穩定，制成的熱電偶也具有較好的穩定性。

銅-康銅熱電偶的使用溫區-250～+350℃，低溫下推薦使用在273～77K溫區，液氮溫度下靈敏度略差，僅有16μV/K，表6-4給出銅-康銅熱電偶參考分度表。

（2）鎳鉻-康銅（E型）

鎳鉻-康銅熱電偶屬于國標中的標準熱電偶，型號為E，參考分度表詳見表6-5，在-230℃以上是目前所有熱電偶中靈敏度最高的一種。在液氮溫度以下，其靈敏度比T型熱電偶高將近一倍（26μV/K，77K），其優點還在于這種熱偶絲的熱導率極低，僅為銅的1/20，因此熱偶絲的傳導漏熱而引起被測區域溫度場的畸變或冷量損失較??；與T型相反，鎳鉻-康銅熱偶絲均勻性較差。

（3）鎳鉻-鎳硅（K型）

鎳鉻-鎳硅熱電偶作為一種溫度傳感器，是目前用量最大的廉金屬熱電偶，由于測量溫區很寬，其用量為其他熱電偶的總和，可廣泛應用于中、低溫區的工程測量。鎳鉻-鎳硅熱電偶測溫系統由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，熱電偶絲直徑一般為1.2～4.0mm，正極（KP）的名義化學成分為：Ni∶Cr=92∶12，負極（KN）的名義化學成分為：Ni∶Si=99∶3，其使用溫度為-200～1300℃。這種熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優點。其參考分度表詳見表6-6。

（4）鎳鉻-金鐵

鎳鉻-金鐵熱電偶在1～300K較寬的低溫溫區內保持10μV/K以上的靈敏度。在4.2K靈敏度可保持在12μV/K，在10K以上靈敏度超過16μV/K，而且均勻性和穩定性都很突出，是一種可以從液氦一直到室溫連續測溫的低溫熱電偶。

鎳鉻-金鐵熱電偶視含鐵量的不同靈敏度有較大差異，隨著鐵含量的增加熱電偶在低溫段的靈敏度下降而高溫段的靈敏度上升。廣泛使用的有Au+0.02%（原子分數）Fe、Au+0.03%（原子分數）Fe和Au+0.07%（原子分數）Fe三種，低溫段側重選前者，高溫段選后者。含量為Au+0.03%（原子分數）Fe則常用于自液氦到室溫的連續測量。鎳鉻-金鐵熱電偶在發動機試車、氫氧燃料貯箱溫度分層測量、大型環模設備以及加注管道中溫度分布測量等方面得到廣泛應用，參考分度表詳見表6-7。

（5）鎳鉻-銅鐵

鎳鉻-銅鐵熱電偶是航天系統在20世紀70年代后期研制出來的一種新型非標低溫熱電偶。使用溫區為1～300K，與金鐵熱電偶同屬稀磁合金。其靈敏度在20K以下與鎳鉻-金鐵熱電偶的接近，在20K以上則遠比金鐵高。由于其性能與金鐵相近，但價格低廉，熱偶絲的機械強度又比金鐵高，與金鐵一樣在低溫技術領域得到廣泛應用，在4～273K溫度范圍內典型的參考分度表如表6-8所示。

6.2.3.2　低溫電阻溫度計

電阻溫度計是利用物質的電阻隨溫度而變化的現象制成的溫度計。一般說來，純金屬和合金的電阻溫度系數是正的，其電阻隨溫度下降而減小，可以制成復現性優良的溫度計。但隨著溫度的降低，其電阻溫度系數逐漸趨近零，因此，靈敏度就隨溫度下降而降低。半導體和一些非金屬（如熱敏電阻、鍺電阻、碳電阻和滲碳玻璃電阻）的電阻溫度系數是負的，在一定的范圍內近似指數關系，在低溫下有很高的靈敏度，但其性能對摻雜很敏感，溫度計間的一致性較差。

表6-9、表6-10分別給出了各種電阻溫度計基本性能和工業常用低溫電阻溫度計特性，供選用者參考。

電阻溫度計有金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計兩類。金屬或合金電阻溫度計以鉑電阻溫度計和銠鐵電阻溫度計為代表；半導體電阻溫度計以硅二極管溫度計為代表。制作電阻溫度計時，應選用電阻較大、性能穩定、物理及金屬復制性能好的材料，最好選用電阻與溫度間具有線性關系的材料。

（1）鉑電阻溫度計

研究發現金屬鉑（Pt）的電阻值隨溫度變化而變化，并且具有很好的重現性和穩定性，其典型的電阻與溫度關系如圖6-2所示，利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，通常使用的鉑電阻溫度傳感器在溫度為0℃時阻值為100Ω，電阻變化率為0.3851Ω/℃，線性度大大優于熱偶和其他熱敏電阻；靈敏度也是熱電偶的10倍。但缺點是響應速度慢也比較昂貴。鉑電阻溫度傳感器是中低溫區（-200～650℃）最常用的一種溫度檢測器，不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成各種標準溫度計供計量和校準使用。標準鉑電阻溫度計是傳遞13.8033K～960.78℃范圍國際溫標的補插儀器，在檢定各種標準溫度計和精密溫度計量儀器時作為標準使用，在此溫區也可直接用于高精度測量。

鉑電阻溫度計有PT100和PT1000等系列產品，PT后數字代表在0℃時的溫度計阻值，如PT100即表示在0℃時電阻阻值為100Ω，在100℃時它的阻值則為138.5Ω。

常見線繞鉑電阻溫度計的感溫結構如圖6-3所示，由鉑絲分別繞在陶瓷骨架、玻璃骨架或云母骨架上再經過復雜的工藝加工而成。隨著鍍膜工藝的發展利用真空沉積的薄膜技術把鉑濺射在陶瓷基片上，膜厚在2μm以內，用玻璃燒結料把Ni（或Pd）引線固定，經激光調阻也可制成廉價的薄膜型鉑電阻溫度計，適應各種場合的測溫需求。

①標準鉑電阻溫度計　標準鉑電阻溫度計是根據金屬鉑絲的電阻值隨溫度單值變化的特性來測溫的一種標準儀器。其結構如圖6-4所示。ITS—90國際溫標規定在13.8033K（-259.3467℃）～961.78℃內標準鉑電阻溫度計是內插儀器，也是目前生產條件下測量溫度時能達到準確度最高、穩定性最好的溫度計。但任何一支鉑電阻溫度計都不能在13.8033K～961.78℃整個溫區內有高的準確度，甚至不能在此全溫區內合適使用。溫度計在哪一個或哪些溫區中使用，通常是由它的結構來決定的。從使用溫度范圍分類，標準鉑電阻溫度計主要有以下四類：

a.適用于0～961.78℃溫區：Rtp名義值為0.25Ω或2.5Ω的高溫標準鉑電阻溫度計（銀點溫度計），石英保護管，長度660mm；

b.適用于0～660.323℃溫區：Rtp名義值為25Ω的標準鉑電阻溫度計（鋁點溫度計），石英保護管，長度520mm；

c.適用于0～419.527℃溫區：Rtp名義值為25Ω或100Ω的標準鉑電阻溫度計（鋅點溫度計），溫度計保護管有石英或金屬兩種，長度為480mm。溫度計最低可用到氬三相點（83.8058K）；

d.適用于13.8033～273.16K溫區：Rtp名義值為25Ω的低溫套管標準鉑電阻溫度計，保護管有玻璃和鉑套管兩種，長度50～60mm。

標準鉑電阻溫度計，按等級可分為工作基準、一等標準和二等標準。

②工業鉑電阻溫度計　由于鉑電阻能提供穩定準確的輸出，是工業領域應用最為廣泛的溫度傳感器，其中Pt100鉑電阻溫度計已成為工業標準，常見工業鉑電阻溫度計外形見圖6-5。鉑電阻溫度計分線繞和薄膜兩種型式，線繞測量精度高、薄膜型體積小，但成本約為薄膜型的50多倍。工業生產中常采用鎧裝鉑電阻溫度計，這些溫度計通常被封裝在直徑大約4mm、長10～12mm的圓柱體金屬殼體中，其時間常數大約2s。

按IEC751國際標準，溫度系數TCR=0.003851，Pt25（R0=25Ω）、Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）為統一設計型鉑電阻。

最常用的Pt100主要技術參數如下：

a.測量范圍：-200～+850℃；

b.允許偏差值Δ℃：

1）A級±（0.15+0.002|t|）

2）B級±（0.30+0.005|t|）

3）-200～+200℃　允許偏差值Δ℃　A級0.55℃，B級1.3℃

4）-200～+850℃　允許偏差值Δ℃　A級1.85℃，B級4.55℃

c.熱響應時間：<2～30s（線繞式響應較慢，薄膜響應較快）；

d.最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm；

e.允通電流：≤1～5mA。

Pt100溫度傳感器具有抗振動、穩定性好、準確度高、耐高壓等優點，有良好的長期穩定性，在400℃時持續300h，0℃時的最大溫度漂移為0.02℃。工業級穩定性達到0.1℃/年；實驗室可高達0.0025℃/年。

常規產品的測試電流：Pt100為1mA，Pt1000為0.5mA，實際應用時測試電流不應超過允許值，例如Pt100當測試電流為1mA時，溫升為0.05℃；當測試電流為5mA時，溫升為2.2℃，并且自熱溫升的數據同產品的結構也有很大的關系，如保護管的直徑、內部填充物的種類、測試條件等。

使用鉑電阻溫度計為避免誤差盡量采取如下處理措施：

a.減少鉑電阻溫度傳感器保護管的輻射系數；

b.增加被測介質的循環，在工作壓力許可的情況下，盡量使鉑電阻與被測介質間的對流傳熱增加；

c.盡可能減少鉑電阻保護管的外徑；

d.增加鉑電阻的插入深度，使其受熱部分加長；

e.對熱響應時間要求不高的，可盡量采用熱傳導系數較小的材料做保護管；

f.對熱響應時間要求比較高的，則盡可能選用熱傳導系數大的保護管，依實際使用情況加以取舍。

工業用鉑電阻溫度計結構及測量方式：

a.裝配式鉑電阻　如圖6-6所示，裝配式鉑電阻由外保護管、延長導線、測溫電阻、氧化鋁裝配而成，產品結構簡單，適用范圍廣，成本較低，絕大部分測溫場合使用的產品均屬裝配式。

b. 鎧裝鉑電阻　由電阻體、引線、絕緣氧化鎂及保護套管整體拉制而成，頂部焊接鉑電阻，其結構如圖6-7所示，產品結構復雜，價格較高，比普通裝配式鉑電阻的響應速度更快，抗震性能更好。

c.測量引線方式　工業鉑電阻溫度計引出導線規格有兩線制、三線制和四線制三種。

1）兩線制如圖6-8所示，由于導線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高，用于測量精度要求不高場合，并且導線長度不宜過長。

2）三線制如圖6-9所示，要求引出的三根導線截面積和長度均相同，鉑電阻作為電橋的一個橋臂電阻，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，三線制會大大減小導線電阻帶來的附加誤差，工業及低溫測量一般都采用三線制接法。

3）四線制如圖6-10所示。常用鉑電阻其電阻為100Ω，每1℃僅產生0.385Ω的電阻變化。如果每條引線有10Ω電阻，就將造成26℃的測量誤差，這是不可接受的。所以對于精確測量，當電阻數值很小時，測試線的電阻可能引入明顯誤差，四線測量用兩條附加測試線提供恒定電流，另兩條測試線測量未知電阻的電壓降，在電壓表輸入阻抗足夠高的條件下，電流幾乎不流過電壓表，這樣就可以精確測量未知電阻上的壓降，通過計算得出電阻值。

（2）硅二極管溫度計

當硅、鍺和砷化鎵二極管的正向電流保持恒定時，如圖6-11所示，其正向電壓降隨溫度的降低而升高。尤其低溫下較寬范圍內接近線性的特性使得溫度的數字顯示和控溫較易實現，近年來二極管測溫得到長足發展和普及。

硅二極管溫度計是一款最常用的低溫溫度計，經專門選用可適用于低溫溫度的測量，相比其他溫度計，硅二極管溫度計具有較寬的工作溫度范圍，很高的靈敏度、重復性好、離散性小，具有良好的可互換性和穩定性，在一般工程測量場合可以不經過標定而直接使用。但不推薦在高磁場和強輻射下使用。

硅二極管溫度計外形如圖6-12所示，引線為聚酰亞胺絕緣的鍍金無氧銅，基底為氧化鋁，具有很多封裝方式。典型電壓-溫度響應曲線（V-T）和靈敏度-溫度曲線如圖6-13所示。

二極管測溫的傳感器已經做得體積很小，質量甚至小于1g，熱容更小、響應時間更短，溫度響應特性77K達到100ms，也可用于表面測溫。1.5～100K溫度區間測量誤差小于±0.5K；大于100K誤差小于±1.0K，專門標定測溫準確度達到±0.1K；尤其在30K以下具有很高的靈敏度，達到30mV/K以上，非磁場下具有較寬的溫度范圍，很好地滿足了大多數低溫工程各種測量和控制。商用硅二極管溫度計特性如表6-11所示。

6.2.4　低溫溫度測試技術的最新發展

低溫屬于極端技術，是一個特殊的領域，低溫溫度傳感器的發展在一定程度上代表了當今高精尖技術水平。隨著低溫在軍事、航空、航天、核、能源、自動化、醫學、生物、工農業技術上應用的不斷擴大，對低溫溫度測試及其傳感器技術的需求成為研制新型低溫溫度傳感器的動力。不斷探索低溫領域，跟蹤國際先進技術，研究開發新型低溫溫度傳感器也將成為一門新課題，越來越得到人們的普遍重視。

據統計在各類溫度傳感器中，低溫溫度傳感器約占5%。低溫領域的特殊性以及相關技術的復雜性，增加了人們對低溫溫度的獲得和準確測量的難度。近年來，隨著近代物理學和電子技術的發展，低溫溫度傳感器作為一門新興技術，不僅得到發達國家的普遍重視，也一直是各發展中國家競相進行研究開發的熱點，許多國家通過研究各種物理效應，探索新的低溫測量方法，采用近代技術開發新產品，擴大測溫范圍，提高測量精度，占領世界市場，并取得了新進展。

（1）熱電阻溫度計

在低溫溫度測量中鉑電阻占比例較大，ITS—90國際溫標規定工業裝置和實驗研究的低溫測量中，低溫區13.8033～273.16K范圍內用鉑電阻作標準溫度計。目前各國普遍將鉑電阻溫度計用于較精密的測量。按照正式實施的技術標準體系劃分，由于鉑電阻溫度計電阻比的不同，世界各國分度表也不相同。1983年國際電工委員會（ICE）正式頒布的鉑電阻技術標準，采用電阻比W=R（100℃）/R（0℃）=1.3850的分度表。但這個標準不是強制性的，而是推薦性的。隨著技術及工藝的進步，標準鉑電阻也由線繞方式發展到薄膜制備方式。美國研制成功直徑4μm細鎢絲以及碳電阻低溫溫度計投入使用；日本研制新型銻化銦半導體低溫溫度計；德國精密錳銅電阻是迄今為止最為穩定的熱電阻材料。低溫熱電阻溫度計的測溫范圍也涵蓋幾十毫開到400K的較寬溫區，復現性也達到0.005K。

（2）熱電偶溫度計

熱電偶溫度計是用來測量低溫的常用傳感器，其結構原則沒有太大改變。主要變化是為適應市場需要，發展了大量的各種結構的變型品種：

①裝配式熱電偶和鎧裝熱電偶并行發展，但裝配式廉金屬熱電偶越來越少，鎧裝熱電偶有最終占領市場的趨勢。受工藝影響，裝配式廉金屬熱電偶其價格并不“廉”，只有鎧裝化才能使金屬材料大量節約，成本降低，并且具有耐壓、耐沖擊、耐腐蝕、熱響應時間短、使用壽命長、易于安裝的優點。

②熱電偶的材料品種多。美國國家標準學會公布的熱電偶材料品種、代號和國際電工委員會確認的品種、代號是一致的，即B，S，K，E，J，T，R，N共8種，但不少廠家還生產許多非標準熱電偶，數量達幾十種，在這些非標準熱電偶中有一些是很出色的，它們大多是由金、鎢、錸、鉑、銠、銥、鈀、鉬等金屬的合金制成。

③熱電偶保護管材料品種多。美國的材料科學發達，許多熱電偶保護管材料已經規格化，能大批生產，供應儀表生產公司和用戶的需要。

由澳大利亞N.A.Burley等人研制出的新型鎳鉻硅-鎳硅熱電偶，現代號為N型，熱穩定性是其他廉金屬熱電偶的4～60倍，測量范圍-240～+1230℃，是一種應用前途廣闊的熱電偶。廉金屬鎧裝熱電偶成品最小直徑可以達0.5mm，外套管根據耐腐蝕和耐溫要求有十幾種可以選擇。

（3）熱敏電阻溫度計

在所有的低溫傳感器中，熱敏電阻因為對溫度變化敏感性強而具有特別的重要性，約占全部低溫熱敏元件總量的40%以上，是低溫傳感器的主流。中國熱敏電阻目前阻值精度一般為±5%，B值精度為±3%，響應時間十幾秒。近年來國外熱敏電阻正朝著高精度、高可靠、長壽命、小、薄、片式化等方向發展。美國已生產出最小直徑為0.05mm，引線直徑0.02mm的珠狀熱敏電阻，響應時間約為1s，最低測量溫度為4.2K。

（4）紅外輻射溫度計

輻射式溫度計是依據物體輻射的能量來測量其溫度的傳感器。它屬于非接觸式，具有測溫范圍寬、反應迅速、熱惰性小等優點。這種傳感器適用于腐蝕性場合、運動狀態物體的溫度測量。由于它的感溫部分不與測溫介質直接接觸，因此其測溫精度不如熱電偶溫度計高，測量誤差較大，由于低溫時輻射能量大大減小，而且是發射波長較長的紅外線，因此在低溫場合用來測量的機會相對比較少。隨著輻射檢測元件的進展，美國正努力將檢測元件安裝在極低溫的全輻射溫度計上，將溫度延伸到低溫范圍并可望進行溫度的絕對測定。

（5）新型低溫溫度傳感器的測量成果

近年來在低溫溫度測量方面，一些國家取得了可喜成果。俄羅斯利用聲速在氣體中與溫度的關系，研制了電聲氣體溫度計，在2～273K溫度范圍內測定熱力學溫度的誤差約為0.01K，并可得到0.001～0.0005K的復現性，研制的石英晶體音叉溫度傳感器，測量范圍4.2～523K，分辨力0.0001K，精度0.02～0.2K；英國的低溫氣體溫度計在2～20K溫度范圍內可達0.0005K的精度；澳大利亞定容氣體溫度計在2～16K溫度范圍內準確度達±0.003K；美國研制的25Ω低溫標準鉑電阻溫度計，電橋分辨率0.00002℃，利用電子在電阻體內部無規則熱運動產生微小電流變化制成的“熱噪聲溫度傳感器”，記錄了最低為0.075K的噪聲溫度，理論上可測到千分之幾開的溫度；意大利也利用電子熱噪聲求出絕對零度附近的溫度，精度達10-4K。