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溫度傳感器性能及優(yōu)缺點(diǎn)的剖析

上海雙旭

    溫度是一個(gè)根本的物理量，自然界中的悉數(shù)進(jìn)程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。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(guò)了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開端使用溫度進(jìn)行丈量。在半導(dǎo)體技能的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)則，相繼開發(fā)了聲學(xué)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(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一同，對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會(huì)呈現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位丈量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的原料有關(guān)。這種表象能夠在很寬的溫度規(guī)模內(nèi)呈現(xiàn)，假如準(zhǔn)確丈量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就能夠準(zhǔn)確知道加熱門的溫度。因?yàn)樗仨氂袃煞N不一樣原料的導(dǎo)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(shí)，輸出電位差的改變量。關(guān)于大多數(shù)金屬資料支持的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在5～40微伏／℃之間。

    熱電偶傳感器有自個(gè)的長(zhǎng)處和缺點(diǎn)，它靈敏度比較低，簡(jiǎn)單遭到環(huán)境攪擾信號(hào)的影響，也簡(jiǎn)單遭到前置放大器溫度漂移的影響，因而不適合丈量細(xì)小的溫度改變。因?yàn)闊犭娕紲囟葌鞲衅鞯撵`敏度與資料的粗細(xì)無(wú)關(guān)，用十分細(xì)的資料也能夠做成溫度傳感器。也因?yàn)橹谱鳠犭娕嫉慕饘儋Y料具有很好的延展性，這種纖細(xì)的測(cè)溫元件有*的響應(yīng)速度，能夠丈量疾速改變的進(jìn)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(xiàn)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(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)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(shù)字輸出兩種類型。

    觸摸式溫度傳感器的檢查有些與被測(cè)方針有杰出的觸摸，又稱溫度計(jì)。

    溫度計(jì)經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鞯竭_(dá)熱平衡，然后使溫度計(jì)的示值能直接表明被測(cè)方針的溫度。通常丈量精度較高。在一定的測(cè)溫規(guī)模內(nèi)，溫度計(jì)也可丈量物體內(nèi)部的溫度散布。但關(guān)于運(yùn)動(dòng)體、小方針或熱容量很小的方針則會(huì)產(chǎn)生較大的丈量誤差，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。它們廣泛使用于工業(yè)、農(nóng)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(cè)方針互不觸摸，又稱非觸摸式測(cè)溫外表。這種外表可用來(lái)丈量運(yùn)動(dòng)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(chǎng)的溫度散布。zui常用的非觸摸式測(cè)溫外表根據(jù)黑體輻射的根本定律，稱為輻射測(cè)溫外表。輻射測(cè)溫法包含亮度法（見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見(jiàn)輻射高溫計(jì)）和比色法（見(jiàn)比色溫度計(jì)）。各類輻射測(cè)溫辦法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只要對(duì)黑體（吸收悉數(shù)輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是實(shí)在溫度。如欲測(cè)定物體的實(shí)在溫度，則必須進(jìn)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(zhǎng)，并且還與外表狀態(tài)、涂膜和微觀安排等有關(guān)，因而很難準(zhǔn)確丈量。

　　在主動(dòng)化生產(chǎn)中通常需求使用輻射測(cè)溫法來(lái)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(xì)情況下，物體外表發(fā)射率的丈量是相當(dāng)艱難的。關(guān)于固體外表溫度主動(dòng)丈量和操控，能夠選用附加的反射鏡使與被測(cè)外表一同構(gòu)成黑體空腔。附加輻射的影響能進(jìn)步被測(cè)外表的有用輻射和有用發(fā)射系數(shù)。使用有用發(fā)射系數(shù)經(jīng)過(guò)外表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的批改，終究可得到被測(cè)外表的實(shí)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(cè)外表的漫射輻射能受半球鏡反射回到外表而構(gòu)成附加輻射，然后進(jìn)步有用發(fā)射系數(shù)：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(zhì)實(shí)在溫度的輻射丈量，則能夠用刺進(jìn)耐熱資料管至一定深度以構(gòu)成黑體空腔的辦法。經(jīng)過(guò)核算求出與介質(zhì)到達(dá)熱平衡后的圓筒空腔的有用發(fā)射系數(shù)。在主動(dòng)丈量和操控中就能夠用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行批改而得到介質(zhì)的實(shí)在溫度。