溫度傳感器概述
與壓力一樣，溫度也是過(guò)程控制中zui重要的測(cè)量變量之一。例如在冷卻回路中，溫度監(jiān)測(cè)不僅用來(lái)確保產(chǎn)品質(zhì)量，還用來(lái)保證系統(tǒng)安全。過(guò)程工業(yè)往往利用熱能進(jìn)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(shí)現(xiàn)既定測(cè)量目的并確保*測(cè)量效果。當(dāng)然，對(duì)過(guò)程工藝的熟悉和預(yù)見(jiàn)可能出現(xiàn)的不確定擾動(dòng)也是很重要的。
冷、熱是如何定義的？
我們可以通過(guò)身體的感知器官感覺(jué)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(jué)量化。
溫度的涵義到底是什么呢？溫度，即表示某物質(zhì)每個(gè)粒子的平均動(dòng)能。要通過(guò)這種能量來(lái)量化溫度首先要定義溫標(biāo)，需要確定與某種材料溫度相關(guān)的某個(gè)定點(diǎn)。zui常見(jiàn)的定點(diǎn)是零度即0K，以及水三相點(diǎn)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)并存的點(diǎn)）273.16K。定點(diǎn)值的確定使繪制溫度的直線圖成為可能。其它定點(diǎn)值離上述點(diǎn)很遠(yuǎn)，例如氖的三相點(diǎn)是24.5561K，銀的凝固點(diǎn)是1234.93K。這些定點(diǎn)值在版的《溫標(biāo)（1990年版）》 （ITS-90） 中確定。
正確測(cè)量溫度
測(cè)量溫度的方法有多種，從簡(jiǎn)單的二極管到高精度的熱噪聲溫度計(jì)。
溫度計(jì)可以分為兩類：*類溫度計(jì)和第二類溫度計(jì)。
*類為不需要用其他溫度測(cè)量設(shè)備做預(yù)先校準(zhǔn)的溫度計(jì)。他們都是通過(guò)測(cè)量物理量，計(jì)算物理量和溫度間的關(guān)系來(lái)確定溫度的。例如氣體溫度計(jì)、熱噪聲溫度計(jì)和應(yīng)用測(cè)量黑體輻射的溫度測(cè)量設(shè)備。這些溫度傳感器常常用于專門的實(shí)驗(yàn)室，使用起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜并且往往價(jià)格昂貴。
第二類溫度計(jì)則需要校準(zhǔn)。工業(yè)上主要使用的是第二類溫度計(jì)。特別是熱電阻或熱電偶溫度傳感器使用。當(dāng)安裝溫度傳感器時(shí)，需要了解一些簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)原理：溫度傳感器主要測(cè)量的是它自身的溫度。所以傳感器必須盡可能靠近測(cè)量物安裝并盡可能地避免環(huán)境影響，因?yàn)闇y(cè)量地點(diǎn)的干擾可能會(huì)使溫度測(cè)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(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量值。如果傳感器安裝在保護(hù)套管中，也就意味著它遠(yuǎn)離了真實(shí)的測(cè)量點(diǎn)，溫度傳感器靈敏度會(huì)降低，測(cè)量值可能與真實(shí)值出現(xiàn)背離。
主要測(cè)量原理
基于性和易于進(jìn)一步處理測(cè)量信號(hào)的要求，下列測(cè)量原理十分適用于工業(yè)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)：
熱電阻溫度計(jì)
熱電阻溫度計(jì)通過(guò)熱電阻測(cè)量溫度。純金屬，特別是貴金屬有zui大的阻值變化率，適合用來(lái)制作溫度傳感器。電阻溫度計(jì)分為正溫度系數(shù)（PTC）型和負(fù)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)的線性特性，溫度值可以很容易地通過(guò)多項(xiàng)式估算出來(lái)。一般地說(shuō)，電阻溫度計(jì)測(cè)量范圍為-250℃至1000℃。標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻是主要的檢測(cè)器件，Pt100在0℃時(shí)為100 Ω，可用于測(cè)量高達(dá)850℃的溫度。
熱電偶溫度計(jì)
一個(gè)熱電偶由兩個(gè)不同的金屬或半導(dǎo)體連接而成?；谌惪诵?yīng)，若接合處的溫度發(fā)生變化，則會(huì)在不同金屬間將產(chǎn)生電勢(shì)差。所形成的電勢(shì)差取決于溫度，溫度差值對(duì)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(cè)得。如果要測(cè)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(cè)量的。根據(jù)熱電原理，熱端的溫度可計(jì)算確定。熱電偶幾乎都用于1000℃及以上的溫度測(cè)量。
定義
誤差限額是指測(cè)量系統(tǒng)在特殊環(huán)境中工作所能保證得出的測(cè)量值與真實(shí)值的zui大差值，故測(cè)
量誤差不能超過(guò)誤差限額。
重復(fù)精度
重復(fù)精度指多次相同操作測(cè)量值和真實(shí)值間的zui大差值。
辨析率
測(cè)量設(shè)備可測(cè)量到的zui小的增量。
2線制
2線制熱電阻配線簡(jiǎn)單，但要帶進(jìn)引線電阻的附加誤差。因此不適用于制造*精度的熱電阻，且在使用時(shí)引線及導(dǎo)線都不宜過(guò)長(zhǎng)。
3線制
3線制可以消除引線電阻的影響，測(cè)量精度高于2線制。作為過(guò)程檢測(cè)元件，其應(yīng)用zui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(dǎo)線阻值相同時(shí)，還可以消除該電阻的影響。高精度測(cè)量應(yīng)采用4線制。
自身發(fā)熱影響
為了能夠測(cè)量熱電阻傳感器的輸出信號(hào)，一定有電流通過(guò)傳感器。這個(gè)測(cè)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(gè)1mA的測(cè)量電流，這樣傳感器不會(huì)產(chǎn)生額外的熱量，可提供一個(gè)zui真實(shí)的測(cè)量值。
