在工業(yè)領(lǐng)域,溫度是一個(gè)非常重要的物理量。熱電偶是溫度傳感器之一。溫度傳感器包括熱電偶、熱電阻和熱敏電阻。熱敏電阻和熱電偶是溫度傳感器最常用的溫度傳感器。元素。熱電偶溫度傳感器的工作原理是兩個(gè)不同的金屬接觸面在不同溫度下產(chǎn)生不同的調(diào)光電壓。溫度由變焦電路測(cè)量,主要用于測(cè)量高溫。熱電阻溫度傳感器的工作原理是電阻值隨溫度變化,主要用于測(cè)量微小的溫度變化。
溫度傳感器的主要應(yīng)用
溫度是表征物體冷熱程度的物理量,是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中非常重要和常用的測(cè)量參數(shù)。溫度測(cè)控對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、安全生產(chǎn)、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。由于溫度測(cè)量的普遍性,溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位,約占50%。溫度傳感器是通過物體的某些特性隨溫度的變化而間接測(cè)量的。許多材料和元件的特性隨溫度而變化,因此可以用作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器的物理參數(shù)隨溫度的變化:膨脹、電阻、電容、電動(dòng)勢(shì)、磁特性、頻率、光學(xué)特性、熱噪聲等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,新的溫度傳感器將不斷涌現(xiàn)。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量范圍極其廣泛,從零下幾百度到零上幾千度,各種材料制成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用。
溫度傳感器 溫度傳感器與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式溫度傳感器需要與被測(cè)介質(zhì)保持熱接觸,使兩者進(jìn)行充分的熱交換,達(dá)到相同的溫度。這類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器不需要與被測(cè)介質(zhì)接觸,而是通過被測(cè)介質(zhì)的熱輻射或?qū)α鱾鬟f給溫度傳感器,達(dá)到測(cè)溫的目的。這類傳感器主要包括紅外溫度傳感器。這種測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)是可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度(如慢行列車的軸承溫度、旋轉(zhuǎn)水泥窯的溫度)和熱容較小的物體(如集成電路中的溫度分布)。
在傳感器中的應(yīng)用
溫度傳感器是開發(fā)最早、應(yīng)用最廣泛的傳感器類型。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過其他傳感器。從17世紀(jì)初開始,人們開始使用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,本世紀(jì)發(fā)展了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。相應(yīng)地,根據(jù)波與物質(zhì)相互作用的規(guī)律,聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器相繼開發(fā)出來。如果兩個(gè)不同材料的導(dǎo)體在某一點(diǎn)相互連接,加熱連接點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致它們不被加熱的部分產(chǎn)生電位差。這個(gè)電位差的值與未加熱部分測(cè)量點(diǎn)的溫度有關(guān),與兩導(dǎo)體的材料有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)生。如果準(zhǔn)確測(cè)量這個(gè)電位差,再測(cè)量未加熱部分的環(huán)境溫度,就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須具有兩種不同材料的導(dǎo)體,因此稱為“熱電偶”。不同材料制成的熱電偶用于不同的溫度范圍,其靈敏度也不同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度每變化1°C時(shí)輸出電位差的變化量。對(duì)于支持的大多數(shù)熱電偶?對(duì)于所有材料,該值約為 5-40 微伏/°C。 熱電偶傳感器有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 它的靈敏度比較低,容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響,也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,所以不適合測(cè)量微小的溫度變化。 由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的厚度無關(guān),因此溫度傳感器也可以用非常薄的材料制成。 同樣由于用于制造熱電偶的金屬材料具有良好的延展性,這種微小的溫度測(cè)量元件具有非常高的響應(yīng)速度,可以測(cè)量快速變化。?