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溫度傳感器概述

發(fā)布時間：2010.10.18 新聞來源：瀏覽次數(shù)： 16

與壓力一樣，溫度也是過程控制中*重要的測量變量之一。例如在冷卻回路中，溫度監(jiān)測不僅用來確保產(chǎn)品質(zhì)量，還用來保證系統(tǒng)**。過程工業(yè)往往利用熱能進行控制，所以，根據(jù)應(yīng)用需要選擇理想的溫度傳感器，可實現(xiàn)既定測量目的并確保*佳測量效果。當然，對過程工藝的熟悉和預見可能出現(xiàn)的不確定擾動也是很重要的。
冷、熱是如何定義的？
我們可以通過身體的感知器官感覺并分辨溫度差。然而，我們往往只能定義物體是冷是熱，卻不能將這種感覺量化。
溫度的涵義到底是什么呢？溫度，即表示某物質(zhì)每個粒子的平均動能。要通過這種能量來量化溫度首先要定義溫標，需要確定與某種材料溫度相關(guān)的某個定點。*常見的定點是**零度即0K，以及水三相點（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)并存的點）273.16K。定點值的確定使繪制溫度的直線圖成為可能。其它定點值離上述點很遠，例如氖的三相點是24.5561K，銀的凝固點是1234.93K。這些定點值在*新版的《國際溫標（1990年版）》 (ITS-90) 中確定。
正確測量溫度
測量溫度的方法有多種，從簡單的二極管到高精度的熱噪聲溫度計。
溫度計可以分為兩類：**類溫度計和**類溫度計。
**類為不需要用其他溫度測量設(shè)備做預先校準的溫度計。他們都是通過測量物理量，計算物理量和溫度間的關(guān)系來確定溫度的。例如氣體溫度計、熱噪聲溫度計和應(yīng)用測量黑體輻射的溫度測量設(shè)備。這些溫度傳感器常常用于專門的實驗室，使用起來相當復雜并且往往價格昂貴。
**類溫度計則需要校準。工業(yè)上主要使用的是**類溫度計。特別是熱電阻或熱電偶溫度傳感器使用*為廣泛。當安裝溫度傳感器時，需要了解一些簡單的基礎(chǔ)原理：溫度傳感器主要測量的是它自身的溫度。所以傳感器必須盡可能靠近測量物安裝并盡可能地避免環(huán)境影響，因為測量地點的干擾可能會使溫度測量結(jié)果出現(xiàn)一些偏差。環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度較大的差異也可能會導致錯誤的測量值。如果傳感器安裝在保護套管中，也就意味著它遠離了真實的測量點，溫度傳感器靈敏度會降低，測量值可能與真實值出現(xiàn)背離。
主要測量原理
基于**性和易于進一步處理測量信號的要求，下列測量原理十分適用于工業(yè)環(huán)境溫度監(jiān)測：
熱電阻溫度計
熱電阻溫度計通過熱電阻測量溫度。純金屬，特別是貴金屬有*大的阻值變化率，適合用來制作溫度傳感器。電阻溫度計分為正溫度系數(shù)（PTC）型和負溫度系數(shù)（NTC）型，正溫度系數(shù)型即阻值隨溫度的上升而增加，負溫度系數(shù)型則是阻值隨溫度的上升而減少。如果電阻呈標準的線性特性，溫度值可以很容易地通過多項式估算出來。一般地說，電阻溫度計測量范圍為-250℃至1000℃。標準的鉑電阻是主要的檢測器件，Pt100在0℃時為100 Ω，可用于**測量高達850℃的溫度。
熱電偶溫度計
一個熱電偶由兩個不同的金屬或半導體連接而成。基于塞貝克效應(yīng)，若接合處的溫度發(fā)生變化，則會在不同金屬間將產(chǎn)生電勢差。所形成的電勢差取決于溫度，溫度差值對于不同金屬的變化量也不同。溫度差可在熱端和冷端的接合處測得。如果要測熱端的溫度，則冷端溫度必須已知，而冷端的溫度是由其他的溫度傳感器測量的。根據(jù)熱電原理，熱端的溫度可計算確定。熱電偶幾乎都用于1000℃及以上的溫度測量。
定義
誤差限額是指測量系統(tǒng)在特殊環(huán)境中工作所能保證得出的測量值與真實值的*大差值，故測量誤差不能超過誤差限額。
重復精度
重復精度指多次相同操作測量值和真實值間的*大差值。
辨析率
測量設(shè)備可測量到的*小的增量。
2線制
2線制熱電阻配線簡單，但要帶進引線電阻的附加誤差。因此不適用于制造A級精度的熱電阻，且在使用時引線及導線都不宜過長。
3線制
3線制可以消除引線電阻的影響，測量精度高于2線制。作為過程檢測元件，其應(yīng)用*廣。
4線制
4線制不僅可以消除引線電阻的影響，而且在連接導線阻值相同時，還可以消除該電阻的影響。高精度測量應(yīng)采用4線制。
自身發(fā)熱影響
為了能夠測量熱電阻傳感器的輸出信號，一定有電流通過傳感器。這個測量電流消耗能量并產(chǎn)生熱量，使溫度升高。大多數(shù)情況下，制造商提供一個1mA的測量電流，這樣傳感器不會產(chǎn)生額外的熱量，可提供一個*真實的測量值。

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