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温度传感器探头(temperature transducer)是指能感觉温度并转换成可用输入信号的传感器。温度传感器是温度丈量仪表的中心局部,种类单一。按丈量方法可分为打仗式和非打仗式两大类,依照传感东西料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

中文名

温度传感器

外文名

temperature transducer

开端工夫

17世纪初

次要范例

热电偶、热敏电阻等

目次

1.     1 次要分类

2.     ▪ 打仗式

3.     ▪ 非打仗式

4.     2 任务原理

5.     ▪ 电阻传感

1.     ▪ 热电偶传感

2.     3 挑选办法

3.     4 选用留意

4.     5 检定安装

5.     6 装置运用

1.     7 开展情况

2.     8 次要用处

3.     9 使用范畴

次要分类

打仗式

打仗式温度传感器的检测局部与被测工具有精良的打仗,又称温度计。

温度计经过传导或对流到达热均衡,从而使温度计的示值能间接表现被测工具的温度。

温度传感器(图2)

普通丈量精度较高。在肯定的测温范畴内,温度计也可丈量物体外部的温度散布。但关于活动体、小目的或热容量很小的工具则会发生较大的丈量偏差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们普遍使用于产业、农业、贸易等部分。在一样平常生存中人们也经常运用这些温度计。随着高温技能在国防工程、空间技能、冶金、电子、食品、医药和煤油化工等部分的普遍使用和超导技能的研讨,丈量120K以下温度的高温温度计失掉了开展,如高温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、高温热电阻和高温温差电偶等。高温温度计要求感温元件体积小、精确度高、复现性和波动性好。应用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻便是高温温度计的一种感温元件,可用于丈量1.6~300K范畴内的温度。

非打仗式

它的敏感元件与被测工具互不打仗,又称非打仗式测温仪表。这种仪表可用来丈量活动物体、小目的和热容量小或温度变革敏捷(瞬变)工具的外表温度,也可用于丈量温度场的温度散布。

最常用的非打仗式测温仪表基于黑体辐射的根本定律,称为辐射测温仪表。

温度传感器(图3)

辐射测温法包罗亮度法(见光学低温计)、辐射法(见辐射低温计)和比色法(见比色温度计)。各种辐射测温办法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只要对黑体(吸取全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度,则必需停止资料外表发射率的修正。而资料外表发射率不只取决于温度和波长,并且还与外表形态、涂膜和微观构造等有关,因而很难准确丈量。在主动化消费中每每需求应用辐射测温法来丈量或控制某些物体的外表温度,如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和种种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些详细状况下,物体外表发射率的丈量是相称困难的。关于固体外表温度主动丈量和控制,可以接纳附加的反射镜使与被测外表一同构成黑体空腔。附加辐射的影响能进步被测外表的无效辐射和无效发射系数。应用无效发射系数经过仪表对实测温度停止相应的修正,终极可失掉被测外表的真实温度。最为典范的附加反射镜是半球反射镜。球中央左近被测外表的漫射辐射能受半球镜反射回到外表而构成附加辐射,从而进步无效发射系数式中ε为资料外表发射率,ρ为反射镜的反射率。

温度传感器(图4)

至于气体和液体介质真实温度的辐射丈量,则可以用拔出耐热资料管至肯定深度以构成黑体空腔的办法。经过盘算求出与介质到达热均衡后的圆筒空腔的无效发射系数。在主动丈量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即介质温度)停止修正而失掉介质的真实温度。

非打仗测温长处:丈量下限不受感温元件耐温水平的限定,因此对最高可测温度准绳上没无限制。关于1800℃以上的低温,次要接纳非打仗测温办法。随着红外技能的开展,辐射测温 逐步由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已接纳,且辨别率很高。

任务原理

金属收缩原理设计的传感器

金属在情况温度变革后会发生一个相应的延伸,因而传感器可以以差别方法对这种反响停止信号转换。

双金属片式传感器

双金属片由两片差别收缩系数的金属贴在一同而构成,随着温度变革,资料A比别的一种金属收缩水平要高,惹起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输入信号。

双金属杆和金属管传感器

随着温度降低,金属管(资料A)长度添加,而不收缩钢杆(金属B)的长度并不添加,如许由于地位的改动,金属管的线性收缩就可以停止通报。反过去,这种线性收缩可以转换成一个输入信号。

液体和睦体的变形曲线设计的传感器

在温度变革时,液体和睦体异样会相应发生体积的变革。

多品种型的构造可以把这种收缩的变革转换成地位的变革,如许发生地位的变革输入(电位计、感到偏向、挡流板等等)。

电阻传感

金属随着温度变革,其电阻值也发作变革。

关于差别金属来说,温度每变革一度,电阻值变革是差别的,而电阻值又可以间接作为输入信号。

电阻共有两种变革范例

正温度系数

温度降低 = 阻值添加

温度低落 = 阻值增加

负温度系数

温度降低 = 阻值增加

温度低落 = 阻值添加

热电偶传感

热电偶由两个差别资料的金属线构成,在末了焊接在一同。再测出不加热部位的情况温度,就可以精确晓得加热门的温度。由于它必需有两种差别材质的导体,以是称之为热电偶。差别材质做出的热电偶运用于差别的温度范畴,它们的敏捷度也各不相反。热电偶的敏捷度是指加热门温度变革1℃时,输入电位差的变革量。关于大少数金属资料支持的热电偶而言,这个数值约莫在5~40微伏/℃之间。[1] 

由于热电偶温度传感器的敏捷度与资料的粗细有关,用十分细的资料也可以做成温度传感器。也由于制造热电偶的金属资料具有很好的延展性,这种纤细的测温元件有极高的呼应速率,可以丈量疾速变革的进程。