温度传感器的四种类型及原理( 三 )


非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制 , 因而对最高可测温度原则上没有限制 。对于1800℃以上的高温 , 主要采用非接触测温方法 。随着红外技术的发展 , 辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展 , 700℃以下直至常温都已采用 , 且分辨率很高 。
(二)按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类 。
1、热电阻
热敏电阻是用半导体材料 , 大多为负温度系数 , 即阻值随温度增加而降低 。
温度变化会造成大的阻值改变 , 因此它是最灵敏的温度传感器 。但热敏电阻的线性度极差 , 并且与生产工艺有很大关系 。
热敏电阻还有其自身的测量技巧 。热敏电阻体积小是优点 , 它能很快稳定 , 不会造成热负载 。不过也因此很不结实 , 大电流会造成自热 。由于热敏电阻是一种电阻性器件 , 任何电流源都会在其上因功率而造成发热 。功率等于电流平方与电阻的积 。因此要使用小的电流源 。如果热敏电阻暴露在高热中 , 将导致永久性的损坏 。
2、热电偶
热电偶是温度测量中最常用的温度传感器 。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境 , 而且结实、价低 , 无需供电 , 也是最便宜的 。电偶是最简单和最通用的温度传感器 , 但热电偶并不适合高精度的的测量和应用 。
二、各种温度传感器工作原理
1、热电偶传感器工作原理
当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路 , 其两端相互连接时 , 只要两结点处的温度不同 , 一端温度为T , 称为工作端或热端 , 另一端温度为TO , 称为自由端或冷端 , 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 。
与塞贝克有关的效应有两个 , 其一 , 当有电流流过两个不同导体的连接处时 , 此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向) 。称为珀尔帖效应 。其二 , 当有电流流过存在温度梯度的导体时 。导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向) , 称为汤姆逊效应 , 两种不同导体或半导体的组合称为热电偶 。
2、电阻传感器工作原理
导体的电阻值随温度变化而改变 , 通过测量其阻值推算出被测物体的温度 , 利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器 , 这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量 。纯金属是热电阻的主要制造材料 , 热电阻的材料应具有以下特性:
(1)、电阻温度系数要大而且稳定 , 电阻值与温度之间应具有良好的线性关系 。
(2)、电阻率高 , 热容量小 , 反应速度快 。
(3)、材料的复现性和工艺性好 , 价格低 。
(4)、在测温范围内化学物理特性稳定 。
目前 , 在工业中应用最广的铂和铜 , 并已制作成标准测温热电阻 。
3、红外温度传感器原理
在自然界中 , 当物体的温度高于绝对零度时 , 由于它内部热运动的存在 , 就会不断地向四周辐射电磁波 , 其中就包含了波段位于0、75~100μm的红外线 , 红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的 。
热电阻温度传感器的种类有哪些啊?热电阻
热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计 , 热电阻也可以与温度变送器连接 , 将温度转换为标准电流信号输出 , 实现对环境温度的实时监测 。热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类 。
1.金属热电阻
金属热电阻传感器是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的 。金属热电阻大都由纯金属材料制成 , 目前主要采用的材料是铂和铜 , 也有用锰、铑、碳等材料制作热电阻 。
(1)铂热电阻
铂热电阻的特点是测温精度高、稳定性好 , 是制造热电阻的好材料 。铂热电阻元件的工作原理是在温度作用下 , 铂电阻丝的电阻值随之变化而变化的原理 。可用于测量-200~800℃范围内的温度 。其优点是:电气性能稳定 , 温度和电阻关系近于线性精度高 。