一,、溫度傳感器有哪幾種
溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器,。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分,品種繁多,。
(一)按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,。
1、接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸,,又稱溫度計,。
溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_到熱平衡,從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度,。一般測量精度較高,。在一定的測溫范圍內(nèi),溫度計也可測量物體內(nèi)部的溫度分布,。但對于運動體,、小目標或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差。
常用的溫度計有雙金屬溫度計,、玻璃液體溫度計,、壓力式溫度計、電阻溫度計,、熱敏電阻和溫差電偶等,,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè),、商業(yè)等部門,。
2、非接觸式
它的敏感元件與被測對象互不接觸,,又稱非接觸式測溫儀表,。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對象的表面溫度,,也可用于測量溫度場的溫度分布,。
最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律,稱為輻射測溫儀表,。輻射測溫法包括亮度法,、輻射法和比色法。
非接觸測溫優(yōu)點:測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,,因而對最高可測溫度原則上沒有限制,。對于1800℃以上的高溫,,主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,,輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展,,700℃以下直至常溫都已采用,且分辨率很高,。
(二)按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類,。
1、熱電阻
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料,,大多為負溫度系數(shù),,即阻值隨溫度增加而降低。
溫度變化會造成大的阻值改變,,因此它是最靈敏的溫度傳感器,。但熱敏電阻的線性度極差,并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系,。
熱敏電阻還有其自身的測量技巧,。熱敏電阻體積小是優(yōu)點,它能很快穩(wěn)定,,不會造成熱負載,。不過也因此很不結(jié)實,大電流會造成自熱,。由于熱敏電阻是一種電阻性器件,,任何電流源都會在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積,。因此要使用小的電流源,。如果熱敏電阻暴露在高熱中,將導(dǎo)致永久性的損壞,。
2,、熱電偶
熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境,,而且結(jié)實、價低,,無需供電,,也是最便宜的。電偶是最簡單和最通用的溫度傳感器,,但熱電偶并不適合高精度的的測量和應(yīng)用,。
二、各種溫度傳感器工作原理
1,、熱電偶傳感器工作原理
當有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個回路,,其兩端相互連接時,,只要兩結(jié)點處的溫度不同,一端溫度為T,,稱為工作端或熱端,,另一端溫度為TO,稱為自由端或冷端,,則回路中就有電流產(chǎn)生,,即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng),。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個:其一,,當有電流流過兩個不同導(dǎo)體的連接處時,此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向),,稱為珀爾帖效應(yīng),;其二,當有電流流過存在溫度梯度的導(dǎo)體時,,導(dǎo)體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向),,稱為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶,。
2,、電阻傳感器工作原理
導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變,通過測量其阻值推算出被測物體的溫度,,利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器,,這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料,,熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性:
(1),、電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定,電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系,。
(2),、電阻率高,熱容量小,,反應(yīng)速度快,。
(3)、材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好,,價格低,。
(4)、在測溫范圍內(nèi)化學物理特性穩(wěn)定,。
目前,,在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅,并已制作成標準測溫熱電阻,。
3,、紅外溫度傳感器原理
在自然界中,,當物體的溫度高于絕對零度時,由于它內(nèi)部熱運動的存在,,就會不斷地向四周輻射電磁波,,其中就包含了波段位于0.75~100μm的紅外線,紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的,。