作為工控人工程人，你必須了解溫度傳感器

溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量，在2000多年前，就開始為檢測(cè)溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測(cè)溫度，在人類社會(huì)中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國(guó)防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系，溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛，發(fā)展最快的傳感器之一 ，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程，溫度測(cè)量點(diǎn)要占全部測(cè)量點(diǎn)的一半左右，下面讓我們一起了解下溫度傳感器：

一.溫度測(cè)量概述

1.1溫度是表征物體冷熱程度的物理量。

1.2溫度不能直接測(cè)量，而是借助于某種物體的某種物理參數(shù)隨溫度冷熱不同而明顯變化的特性進(jìn)行間接測(cè)量。

1.3溫度的表示（或測(cè)量）須有溫度標(biāo)準(zhǔn)，即溫標(biāo)。理論上的熱力學(xué)溫標(biāo)，是當(dāng)前世界通用的國(guó)際溫標(biāo)。

1.4熱力學(xué)溫標(biāo)確定的溫度數(shù)值為熱力學(xué)溫度（符號(hào)為T），單位為開爾文（符號(hào)為K）

1.5熱力學(xué)溫度是國(guó)際上公認(rèn)的最基本溫度。我國(guó)目前實(shí)行的為國(guó)際攝氏溫度（符號(hào)為t）。兩種溫標(biāo)的換算公式為：

t(℃)=T（K）-273.15K

進(jìn)行間接溫度測(cè)量使用的溫度傳感器，通常是由感溫元件部分和溫度顯示部分組成，如圖示

二.溫度傳感器組成框圖

2.1溫度傳感器的物理原理

隨物體的熱膨脹相對(duì)變化而引起的體積變化； 蒸氣壓的溫度變化； 電極的溫度變化 熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)； 光電效應(yīng) 熱電效應(yīng) 介電常數(shù)、導(dǎo)磁率的溫度變化； 物質(zhì)的變色、融解； 強(qiáng)性振動(dòng)溫度變化； 熱放射； 熱噪聲。

三.溫度傳感器應(yīng)滿足的條件

特性與溫度之間的關(guān)系要適中，并容易檢 測(cè)和處理，且隨溫度呈線性變化； 除溫度以外，特性對(duì)其它物理量的靈敏度要低； 特性隨時(shí)間變化要�。� 重復(fù)性好，沒有滯后和老化； 靈敏度高，堅(jiān)固耐用，體積小，對(duì)檢測(cè)對(duì)象的影響要�。� 機(jī)械性能好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性能好； 能大批量生產(chǎn)，價(jià)格便宜； 無危險(xiǎn)性，無公害等。

四.溫度傳感器的種類及特點(diǎn)

4.1接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的特點(diǎn)：傳感器直接與被測(cè)物體接觸進(jìn)行溫度測(cè)量，由于被測(cè)物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測(cè)物體溫度，特別是被測(cè)物體熱容量較小時(shí)，測(cè)量精度較低。因此采用這種方式要測(cè)得物體的真實(shí)溫度的前提條件是被測(cè)物體的熱容量要足夠大。

4.1.1常用熱電阻 范圍：-260～＋850℃；精度：0.001℃。改進(jìn)后可連續(xù)工作2000h，失效率小于1％，使用期為10年。

4.1.2管纜熱電阻 測(cè)溫范圍為-20～＋500℃，最高上限為1000℃，精度為0.5級(jí)。

4.1.3陶瓷熱電阻 測(cè)量范圍為–200～+500℃，精度為0.3、0.15級(jí)。

4.1.4超低溫?zé)犭娮?兩種碳電阻，可分別測(cè)量–268.8～253℃-272.9～272.99℃的溫度。

4.1.5熱敏電阻器 適于在高靈敏度的微小溫度測(cè)量場(chǎng)合使用。經(jīng)濟(jì)性好、價(jià)格便宜。

4.2.非接觸式溫度傳感器主要是利用被測(cè)物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可進(jìn)行遙測(cè)。其制造成本較高，測(cè)量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測(cè)物體上吸收熱量；不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。

4.2.1輻射高溫計(jì) 用來測(cè)量 1000℃以上高溫。分四種：光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)和光電高溫計(jì)。

4.2.2光譜高溫計(jì) 前蘇聯(lián)研制的YCI—I型自動(dòng)測(cè)溫通用光譜高溫計(jì)，其測(cè)量范圍為400～6000℃,它是采用電子化自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，保證有足夠準(zhǔn)確的精度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。

4.2.3超聲波溫度傳感器 特點(diǎn)是響應(yīng)快(約為10ms左右)，方向性強(qiáng)。目前國(guó)外有可測(cè)到5000℉的產(chǎn)品。

4.2.4激光溫度傳感器 適用于遠(yuǎn)程和特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射計(jì)可測(cè)很高的溫度，精度為1％。美國(guó)麻省理工學(xué)院正在研制一種激光溫度計(jì)，最高溫度可達(dá)8000℃，專門用于核聚變研究。瑞士Browa Borer研究中心用激光溫度傳感器可測(cè)幾千開(K)的高溫。

種類

溫度傳感器分類1

溫度傳感器分類2

溫度傳感器分類3

五.溫度傳感器的主要發(fā)展方向

1.超高溫與超低溫傳感器，如+3000℃以上和–250℃以下的溫度傳感器。 2.提高溫度傳感器的精度和可靠性。 3.研制家用電器、汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價(jià)廉的溫度傳感器。 4.發(fā)展新型產(chǎn)品，擴(kuò)展和完善管纜熱電偶與熱敏電阻；發(fā)展薄膜熱電偶；研究節(jié)省鎳材和貴金屬以及厚膜鉑的熱電阻；研制系列晶體管測(cè)溫元件、快速高靈敏CA型熱電偶以及各類非接觸式溫度傳感器。 5.發(fā)展適應(yīng)特殊測(cè)溫要求的溫度傳感器。 6.發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫度傳感器。

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