溫度傳感器的應(yīng)用

時(shí)間：2020/12/9閱讀：1067

溫度傳感器（temperature transducer）是能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心分，品種繁多。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性分為熱電阻和熱電偶兩類。

溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。

接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計(jì)。

溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測對象的溫度。般測量度較。在定的測溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測量物體內(nèi)的溫度分布。但對于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對象則會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著低溫在防程、空間、冶金、電子、食品、藥和石油化等的廣泛應(yīng)用和導(dǎo) 的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。

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(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)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。

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（見光學(xué)溫計(jì)）、輻射法（見輻射溫計(jì)）和比色法（見比色溫度計(jì)）。各類輻射測溫方法只能測出對應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實(shí)溫度。如欲測定物體的真實(shí)溫度，則行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此測量。在自動(dòng)化中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測量是相當(dāng)困難的。對于固體表面溫度自動(dòng)測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實(shí)測溫度行相應(yīng)的修正，可得到被測表面的真實(shí)溫度。附加反射鏡是半反射鏡。中心附近被測表面的漫射輻射能受半鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至定深度以形成黑體空腔的方法。通過計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動(dòng)測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質(zhì)溫度）行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度。

非接觸測溫優(yōu)點(diǎn)：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外的發(fā)展，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴(kuò)展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很。

主要應(yīng)用
溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是農(nóng)業(yè) 過程中個(gè)很重要而普遍的測量參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)量、提效率、節(jié)約能源、安、促民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居位，約占50%。

溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種性來間接測量的。不少材料、元件的性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動(dòng)勢、磁性能、頻率、光學(xué)性及熱噪聲等等。隨著的發(fā)展，新型溫度傳感器還會(huì)不斷涌現(xiàn)。

由于農(nóng)業(yè) 中溫度測量的范圍寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在定的溫度范圍內(nèi)使用。

溫度傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測介質(zhì)保持熱接觸，使兩者行充分的熱交換而達(dá)到同溫度。這類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測介質(zhì)接觸，而是通過被測介質(zhì)的熱輻射或?qū)α鱾鞯綔囟葌鞲衅?，以達(dá)到測溫的目的。這類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這種測溫方法的主要點(diǎn)是可以測量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物質(zhì)的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉(zhuǎn)著的水泥窯的溫度）及熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布）。

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