溫度傳感器性能及優(yōu)缺點的剖析

上海雙旭

    溫度是一個根本的物理量，自然界中的悉數進程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是zui早開發(fā)，使用zui廣的一類傳感器。溫度傳感器的*大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開端使用溫度進行丈量。在半導體技能的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規(guī)則，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

    兩種不一樣原料的導體，如在某點互相連接在一同，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會呈現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位丈量點的溫度有關，和這兩種導體的原料有關。這種表象能夠在很寬的溫度規(guī)模內呈現，假如準確丈量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就能夠準確知道加熱門的溫度。因為它必須有兩種不一樣原料的導體，所以稱之為“熱電偶"。不一樣原料做出的熱電偶使用于不一樣的溫度規(guī)模，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱門溫度改變1℃時，輸出電位差的改變量。關于大多數金屬資料支持的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏／℃之間。

    熱電偶傳感器有自個的長處和缺點，它靈敏度比較低，簡單遭到環(huán)境攪擾信號的影響，也簡單遭到前置放大器溫度漂移的影響，因而不適合丈量細小的溫度改變。因為熱電偶溫度傳感器的靈敏度與資料的粗細無關，用十分細的資料也能夠做成溫度傳感器。也因為制作熱電偶的金屬資料具有很好的延展性，這種纖細的測溫元件有*的響應速度，能夠丈量疾速改變的進程。

    溫度傳感器是形形色色的各種傳感器中zui為常用的一種，現代的溫度傳感器外形十分得小，這么更加讓它廣泛使用在生產實踐的各個領域中，也為咱們的日子供給了很多的便利和功用。

    溫度傳感器有四種首要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢查器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包含模擬輸出和數字輸出兩種類型。

    觸摸式溫度傳感器的檢查有些與被測方針有杰出的觸摸，又稱溫度計。

    溫度計經過傳導或對流到達熱平衡，然后使溫度計的示值能直接表明被測方針的溫度。通常丈量精度較高。在一定的測溫規(guī)模內，溫度計也可丈量物體內部的溫度散布。但關于運動體、小方針或熱容量很小的方針則會產生較大的丈量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛使用于工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)等部分。

    非觸摸式溫度傳感器的靈敏元件與被測方針互不觸摸，又稱非觸摸式測溫外表。這種外表可用來丈量運動物體、小方針和熱容量小或溫度改變敏捷（瞬變）方針的外表溫度，也可用于丈量溫度場的溫度散布。zui常用的非觸摸式測溫外表根據黑體輻射的根本定律，稱為輻射測溫外表。輻射測溫法包含亮度法（見光學高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫辦法只能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只要對黑體（吸收悉數輻射并不反射光的物體）所測溫度才是實在溫度。如欲測定物體的實在溫度，則必須進行資料外表發(fā)射率的批改。而資料外表發(fā)射率不只取決于溫度和波長，并且還與外表狀態(tài)、涂膜和微觀安排等有關，因而很難準確丈量。

　　在主動化生產中通常需求使用輻射測溫法來丈量或操控某些物體的外表溫度，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。在這些詳細情況下，物體外表發(fā)射率的丈量是相當艱難的。關于固體外表溫度主動丈量和操控，能夠選用附加的反射鏡使與被測外表一同構成黑體空腔。附加輻射的影響能進步被測外表的有用輻射和有用發(fā)射系數。使用有用發(fā)射系數經過外表對實測溫度進行相應的批改，終究可得到被測外表的實在溫度。zui為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心鄰近被測外表的漫射輻射能受半球鏡反射回到外表而構成附加輻射，然后進步有用發(fā)射系數：式中ε為資料外表發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質實在溫度的輻射丈量，則能夠用刺進耐熱資料管至一定深度以構成黑體空腔的辦法。經過核算求出與介質到達熱平衡后的圓筒空腔的有用發(fā)射系數。在主動丈量和操控中就能夠用此值對所測腔底溫度（即介質溫度）進行批改而得到介質的實在溫度。