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溫度控制系統(tǒng)由測量裝置、被控對象、調節(jié)器和執(zhí)行機構等部分構成。

測量裝置是溫度控制系統(tǒng)的重要部件，包括熱流道溫度傳感器和相應的輔助部分，如放大、變換電路等。測量裝置的精度直接影響溫度控制系統(tǒng)的精度，因此在高精度溫度控制系統(tǒng)中必須采用高精度的溫度測量裝置。溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構大多采用可控熱交換器。

被控對象是一個裝置或一個過程，它的溫度是被控制量。測量裝置對被控溫度進行測量，并將測量值與給定值比較，若存在偏差便由調節(jié)器對偏差信號進行處理，再輸送給執(zhí)行機構來增加或減少供給被控對象的熱量，使被控溫度調節(jié)到整定值。

根據(jù)調節(jié)器送來的校正后的偏差信號，調節(jié)流入熱交換器的熱載體（液體或氣體）的流量，來改變供給（或吸收）被控對象的熱量，以達到調節(jié)溫度的目的。在一些簡單的溫度控制系統(tǒng)中，也常采用電加熱器作為執(zhí)行機構，對被控對象直接加熱。通過調節(jié)電壓（或電流）的大小可改變供出的熱量。

不同的應用部門對溫度控制系統(tǒng)品質有不同的要求，并選用不同類型的調節(jié)器。如果精度要求不高，可采用兩位調節(jié)器,一般情況下多采用PID調節(jié)器。高精度溫度控制系統(tǒng)則常采用串級控制。串級控制系統(tǒng)由主回路和副回路兩個回路構成，具有控制精度高、抗干擾能力強、響應快、動態(tài)偏差小等優(yōu)點，常用于干擾強,且溫度要求生產過程,如化工生產中反應器的溫度控制。