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温度传感器的类型原理特点和应用


  来源: 虹科电子 时间:2020-08-21 编辑:仪器仪表WXF
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序言


温度是反应物体冷热状态的参数,它与人们的生活密切相关,过高或者过低的温度会给人体带来不适,严重者甚至会威胁到生命。因此,对温度的监测十分重要。古时候人们就已经为检测温度做出了努力,“水瓶”亦可称“冰瓶”是古代人们用于监测温度的工具,通过观察瓶中水的状态变化判断温度的变化。随着科技的发展,人民生活水平的不断提高,对温度监测的要求也越来越高,现如今,温度传感器作为监测温度的重要手段之一,为人民的生活带来了极大的方便。本文就主要从类型、原理、特点及应用这四个方面来论述温度传感器。


01丨温度传感器


许多人可能听过温度传感器,知道它是测量温度的,但具体的定义并不清楚。温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器品种繁多,主要分为四类,分别是热电偶传感器、热敏电阻传感器、电阻温度检测器以及IC温度传感器,其中IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种。温度的测量及控制对提高工作效率、保证生产品质以及促进经济发展有着至关重要的作用。


由于温度传感器是通过感知物体随温度变化而某种特性发生变化测得的,因而能当作温度传感器的材料有很多,如电阻的阻值可以随着温度的变化而变化,物质的热胀冷缩等,因而随着科技的发展,越来越多的温度传感器会不断出现在人们的身边。下面我们主要介绍四大类温度传感器。


02丨热电偶传感器


两种不同导体或半导体的组合称为热电偶,热电势EAB(T,T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。热电偶测温度的基本原理是当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路,其相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端,另一端温度为TO,称为自由端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。根据热电动势与温度的函数关系可以求得温度。


图1 热电偶传感器

图1  热电偶传感器


热电偶传感器装配简单,更换方便,是压簧式感温元件,抗震性好。它的测量范围大,一般是-200℃~1300℃,特殊情况下最低测量温度可达-270℃,最高测量温度达2800℃。除此之外,热电偶传感器机械强度高,耐压性好,制作工艺简单,价格便宜,在许多领域都能见识到它的身影。


根据热电偶传感器的特性要求热电偶的材料温度测量范围广,温度线性度好,测量准确度高,输出热电动势大,热电性能稳定,物理化学性能好,不蒸发抗氧化等等。我国标准的热电偶有六种,分别是铜-康铜,镍鉻-考铜,镍鉻-镍硅,镍鉻-镍铝,铂铑10-铂,铂铑30-铂铑6。


03丨热敏电阻传感器


热敏电阻是敏感元件的一类,热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变,与一般的固定电阻不同,属于可变电阻的一类,广泛应用于各种电子元器件中。不同于电阻温度计使用纯金属,在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度,通常是-90℃〜130℃。


图2 热敏电阻传感器

图2  热敏电阻传感器


热敏电阻的主要特点是灵敏度高,电阻温度系数比金属大十倍以上,工作范围广,目前最高能测2000℃,最低能测-273℃。且热敏电阻体积小,使用方便,易加工成复杂形状,可大批量生产。


04丨电阻温度检测器


一种物质材料做成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。


电阻式温度检测器是最准确的温度传感器之一,它不仅提供良好的精度,也提供了出色的稳定性和可重复性。大多OMEGA的标准电阻温度检测器都符合DIN-IEC B类标准。除此之外,电阻温度检测器还相对防止电气噪声,因此非常适合在工业环境中的温度测量,特别是在电动机和发电机及其他高压设备的周围使用。


关键词:温度传感器 类型 原理 应用    浏览量:10777

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