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溫度傳感器工作原理與類(lèi)型

前言:溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量度是zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

一、溫度傳感器熱電偶的應(yīng)用原理

溫度傳感器熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：①測(cè)量精度高。因溫度傳感器熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②測(cè)量范圍廣。常用的溫度傳感器熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊溫度傳感器熱電偶zui低可測(cè)到-269℃(如金鐵鎳鉻)，zui高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。溫度傳感器熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。

1．溫度傳感器熱電偶測(cè)溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2

之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,

這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。溫度傳感器熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。

2．溫度傳感器熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形成

(1)溫度傳感器熱電偶的種類(lèi)

常用溫度傳感器熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶兩大類(lèi)。所謂標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的

測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型溫度傳感器熱電偶。

(2)溫度傳感器熱電偶的結(jié)構(gòu)形式

為了保證溫度傳感器熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：

①組成溫度傳感器熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；

③補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度傳感器熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

3．溫度傳感器熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償

由于溫度傳感器熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時(shí))，而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把溫度傳感器熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，溫度傳感器熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使溫度傳感器熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用溫度傳感器熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度傳感器熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

二、溫度傳感器熱電阻的應(yīng)用原理

溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。

其中鉑熱電阻的測(cè)量度是zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

1．溫度傳感器熱電阻測(cè)溫原理及材料

溫度傳感器熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。

溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。如Omega公司的PT100溫度傳感器，就包含一個(gè)100歐姆的鉑金電阻溫度探頭。

2．溫度傳感器熱電阻的結(jié)構(gòu)

(1)精通型溫度傳感器熱電阻工業(yè)常用溫度傳感器熱電阻感溫元件(電阻體)從溫度傳感器熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)溫度傳感器熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的，因此，溫度傳感器熱電阻的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。為消除引線電阻的影響一般采用三線制或四線制。

(2)鎧裝溫度傳感器熱電阻鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，zui小可達(dá)φmm。與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后?。虎跈C(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。

(3)端面溫度傳感器熱電阻端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。(4)隔爆型溫度傳感器熱電阻隔爆型溫度傳感器熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在

接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于Bla~B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。

3．溫度傳感器熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成

溫度傳感器熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由溫度傳感器熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：1.溫度傳感器熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致，2.為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。