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溫度傳感器有哪幾種類型

一、溫度傳感器有哪幾種

溫度傳感器是指能感受溫度并轉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。



溫度計通過傳導或對流達到熱平衡,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,溫度計也可測量物體內部的溫度分布。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,廣泛應用于工業、農業、商業等部門。

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。

zui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。

非接觸測溫優點:測量上限不受感溫元件耐溫程度的xian制,因而對zui高可測溫度原則上沒有xian制。對于1800℃以上的高溫,主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發展,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

熱敏電阻是用半導體材料,大多為負溫度系數,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zui靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度ji差,并且與生產工藝有很大關系。

熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優點,它能很快穩定,不會造成熱負載。不過也因此很不結實,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,將導致永jiu性的損壞。

2、熱電偶

熱電偶是溫度測量中zui常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應各種大氣環境,而且結實、價低,無需供電,也是zui便宜的。電偶是zui簡單和zui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

當有兩種不同的導體和半導體A和B組成一個回路,其兩端相互連接時,只要兩結點處的溫度不同,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生電動勢的現象稱為塞貝克效應。與塞貝克有關的效應有兩個:其一,當有電流流過兩個不同導體的連接處時,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;其二,當有電流流過存在溫度梯度的導體時,導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向),稱為湯姆遜效應。兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。

2、電阻傳感器工作原理

導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,熱電阻的材料應具有以下特性:

(1)、電阻溫度系數要大而且穩定,電阻值與溫度之間應具有良好的線性關系。

(2)、電阻率高,熱容量小,反應速度快。

(3)、材料的復現性和工藝性好,價格低。

(4)、在測溫范圍內化學物理特性穩定。

目前,在工業中應用zui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dui零度時,由于它內部熱運動的存在,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。


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