傳感器

溫度傳感器有哪些類型?

溫度是最常測量的環境量,因為大多數物理,電子,化學,機械和生物系統都受溫度影響,同時也是最常測量的變量之一,因此有很多方法可以感知溫度。而溫度傳感器(temperature transducer)是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的傳感器,是一種用于測量機器工作部分的熱量或溫度的儀器。有各種類型的溫度傳感器,例如電子溫度計,包括特定的裝甲和由一個或多個元件構成的單元,這些元件可以包含例如頸管、連接頭、手柄和熱電偶套管。設置在溫度傳感器中的傳感器部分測量實際溫度,并將其轉換為電信號。感測溫度由幾種不同的儀器操作。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,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。本文將介紹溫度傳感器有哪些類型。溫度傳感器類型的介紹了。今天市場上有許多不同的溫度傳感器,例如熱電偶、RTD、半導體傳感器、熱敏電阻、紅外線等。這些溫度傳感器不同于監控家庭供暖系統的簡單開/關恒溫系統,也不同于半導體等極其敏感的類型可以控制控制爐廠的特殊程序。目前溫度傳感器用途十分廣闊,可用作溫度測量與控制、溫度補償、流速、流量和風速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等而被廣泛的應用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設備、空調、汽車等領域。近年來汽車電子、消費電子行業的快速增長帶動了我國溫度傳感器需求的快速增長。

 

溫度傳感器

  1.接觸式溫度傳感器

  接觸式溫度傳感器直接與被測物體接觸進行溫度測量,由于被測物體的熱量傳遞給傳感器,降低了被測物體溫度,特別是被測物體熱容量較小時,測量精度較低。因此采用這種方式要測得物體的真實溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。一般來說,它的測量的精度是比較高的。在一定的溫度內,它甚至能夠測量出物體內部的溫度的分別情況。其又分為電氣式與機械式兩類。

  1.1電氣式

  (1)熱敏電阻器

  熱敏電阻器是敏感元件的一類,按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感,不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大,負溫度系數熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低,它們同屬于半導體器件。

  (2)熱電偶

  熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結構卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。

熱電偶

熱電偶

  (3)IC溫度傳感器

  半導體溫度傳感器是以集成電路(IC)結構制造的,基本設計原理基于半導體二極管的伏安特性與溫度之間的關系。IC溫度傳感器適合于-55 C~150 C溫度范圍內的應用。雖然IC溫度傳感器的測量范圍比熱電偶和RTD的測量范圍小一些,但是它們有小封裝、高精度和低價格等特點,并且容易與其它器件連接,例如,放大器、穩壓器、數字信號處理器(DSP)和微控制器(MCU)。

  1.2機械式

  機械式傳感器是將被測量(如力、壓力、溫度等物理量)變換為機械量,彈性元件本身的彈性變形輸出的傳感器。典型應用例子有:用于測力或稱重的環形測力計、彈簧秤等;用于測力或稱重的環形測力計、彈簧秤等;用于測量 流體壓力的波紋膜片、波紋管等;用于溫度測量的雙金屬片等。流體壓力的波紋膜片、波紋管等;用于溫度測量的雙金屬片等。

  2.非接觸式溫度傳感器

  非接觸式溫度傳感器,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。

  2.1紅外溫度計

  在自然界中,一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布 —— 與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。

紅外溫度計

紅外溫度計

  2.2輻射溫度計

  輻射溫度計屬非接觸式測溫儀表,是基于物體的熱輻射特性與溫度之間的對應關系設計而成。其特點為:測溫范圍廣,原理結構復雜;測量時,感溫元件不與被測對象直接接觸,不破壞被測對象的溫度場;通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉或反應迅速的高溫物體的溫度或表面溫度;但不能直接測被測對象的真實溫度,且所測溫度受物體發射率、中間介質和測量距離等因素影響。

  3.如何選擇溫度傳感器

  必須針對特定應用仔細選擇各種溫度傳感器,例如熱電偶或RTD,以滿足所有需求。

  風格:溫度傳感器有不同的樣式。帶有螺絲蓋的防風雨款式提供了電氣連接。非螺紋樣式用于在開放系統中進行傳感。該型號采用集成引線設計,可以用特氟龍覆蓋以支撐腐蝕性環境中的引線。

  閥桿(護套):熱電偶和RTD配備316不銹鋼桿和涂有粉末陶瓷的內部接線。螺釘頭樣式有兩種:彈簧式和焊接式。彈簧式閥桿安裝在熱電偶套管的底部,具有最大的熱敏感性。焊接閥桿適用于液體應用。

  插入(U)長度:熱電偶或RTD的插入(U)長度表示其程序的深度。熱電偶和RTD的長度從2"到24",這是標準的U型長度。其他長度需要特殊訂購并與制造商協商。

  測量(熱)結:熱電偶有不同類型,并使用陶瓷蓋絕緣材料來呈現測量結。RTD是一塊鉑金,通常為3線模型,在0°C下使用100Ω至1000Ω電阻執行。

  連接(終止):熱電偶通常帶有匹配插孔、接線盒或集成引線端口。延長線應與熱電偶類型兼容,否則會產生多個結點。這會導致溫度識別不準確。RTD通常具有接線端子或集成引線連接。延長線應連接到檢測器或控制器,因為接線端子的連接沒有引線。

  4.關于溫度傳感器的常見問題

  4.1什么是溫度傳感器?

  溫度傳感器是一種測量其環境溫度并將輸入數據轉換為電子數據以記錄、監測或發出溫度變化信號的電子設備。

  4.2溫度傳感器的工作原理是什么?

  溫度傳感器工作的基本原理是二極管端子兩端的電壓。如果電壓升高,溫度也會升高,隨后二極管中基極和發射極的晶體管端子之間出現電壓降。

  4.3溫度傳感器的優點是什么?

  • 非常穩定的輸出。

  • 最準確

  • 線性和可預測的

  • 高精確度

  • 高重復性

  • 良好的精度

  • 低漂移

  • 線性度更高

  4.4溫度傳感器怎么測量好壞?

  • 檢查-ve和+ve引線是否交換

  • 檢查任何熱電偶電纜接線問題

  • 檢查局部熱源問題

  • 檢查溫度變送器設置

  • 檢查溫度控制器設置

  • 使用萬用表對溫度傳感器進行故障排除

  4.5溫度傳感器多少錢?

  更換發動機溫度傳感器的平均價格在150美元到193美元之間。人工成本在82美元到105美元之間,而零件成本在66美元到88美元之間。

 

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