首页 技术平台感知层正文

温度传感器

kumb 感知层 2021-05-07 05:08:06 90 0

温度传感器能将所感受到的温度转换成可用输出信号。温度测量仪表的核心部分是温度传感器,该类传感器品种多样。根据测量方式可分为接触式和非接触式两大类,根据传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

1.接触式温度传感器

与被测对象有良好接触的温度传感器是接触式温度传感器,又称为温度计,如图4.2所示。温度计通过热量传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度,其测量精度较高。在测温范围允许的情况下,温度计也可用于测量物体内部的温度分布。但是仅限于静态物体或较大实物温度的检测,对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们在工业、农业、商业、卫生等部门被广泛应用,在日常生活中人们也常常使用这些温度计。

tech-65.jpg

图4.2接触式温度传感器

随着国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门越来越多地需要低温技术的支撑,测量120K以下温度的低温温度计得到发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计对感温元件的要求是体积小、准确度髙、复现性和稳定性好。一种利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻,可用于低温温度计的感温元件,其测温范围在1.6〜300K。

以PT100为例,它作为接触式温度传感器具有稳定性高和线性好的优点,温度检测范围在-200〜650°C。电阻式温度检测器(resistance temperature detector,RTD)是一种物质材料做成的电阻。它的电阻值随温度的上升而改变,若其电阻值随温度的上升而上升称为正电阻系数,若其电阻值随温度的上升反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是金属做成的,其中以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器,最为稳定,具有耐酸碱、不会变质等优点,最受工业界青睐。

PT100温度感测器就是一种以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器,属丁正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下:

R=R0(1+aT) (4.1)

式中,a=0.00392,R0为100Ω(在o°c的电阻值);T为摄氏温度(°c);R为温变电阻。

PT100温度传感器一般使用电桥测量方法,通过恒定电流的方式将变化的阻值转化为变化的电压值,并通过信号放大、信号滤波与模拟信号处理后由A/D采集获取PT100的阻值,通过查表的方法准确测量出环境温度信息。

2.非接触式温度传感器

与被测对象互不接触的温度传感器是非接触式温度传感器,乂称为非接触式测温仪 表,如图4.3所示。这种仪表多用来对动态物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度进行测量,也可用于测量温度场的温度分布。

以黑体辐射的基本定律为原理的非接触式测温仪表,称为辐射测温仪表,是最常用的非接触式测温仪表,如图4.4所示。辐射测温法包括亮度法(光学高温计)、辐射法(辐射高温计)和比色法(比色温度计),对应的测温法主要检测出其对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对吸收全部辐射并不反射光的黑体所测温度才是真实温度。若想测定被测物的真实温度,则必须进行材料表面的发射率的修正。而材料表面是由温度和波长决定,同时也与表面状态、涂膜和微观组织有关联,因此很难被精确测量。对于固体表面温度自动测量和控制,可以釆用附加的反射镜使其与被测表面一起组成黑体空腔,这种附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正,最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射,从而提高有效发射系数。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量,则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。

tech-66.jpg

图4.3非接触式温度传感器

tech-67.jpg

tech-68.jpg

图4.4非接触式测温仪表

我们致力于为三农(农业、农村、农民)提供专业物联网解决方案,同时也提供应用软件、微信小程序、手机App、企业网站的开发和跨境电商建站、网络营销等服务,站长微信号(mywit_net),添加后备注“黎辉物联网”,如有相关需求也可通过电子邮件(12tc@sina.cn)与我们取得联系

本站内容均来自互联网,如有涉及到侵权行为,请你及时与站长联系删除!

本文链接:https://kumb.cn/3551.html

发表评论

评论列表(0人评论 , 90人围观)
☹还没有评论,来说两句吧...