传感器

温度传感器有哪些类型?

温度是最常测量的环境量,因为大多数物理,电子,化学,机械和生物系统都受温度影响,同时也是最常测量的变量之一,因此有很多方法可以感知温度。而温度传感器(temperature transducer)是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的传感器,是一种用于测量机器工作部分的热量或温度的仪器。有各种类型的温度传感器,例如电子温度计,包括特定的装甲和由一个或多个元件构成的单元,这些元件可以包含例如颈管、连接头、手柄和热电偶套管。设置在温度传感器中的传感器部分测量实际温度,并将其转换为电信号。感测温度由几种不同的仪器操作。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,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。本文将介绍温度传感器有哪些类型。温度传感器类型的介绍了。今天市场上有许多不同的温度传感器,例如热电偶、RTD、半导体传感器、热敏电阻、红外线等。这些温度传感器不同于监控家庭供暖系统的简单开/关恒温系统,也不同于半导体等极其敏感的类型可以控制控制炉厂的特殊程序。目前温度传感器用途十分广阔,可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。

 

温度传感器

  1.接触式温度传感器

  接触式温度传感器直接与被测物体接触进行温度测量,由于被测物体的热量传递给传感器,降低了被测物体温度,特别是被测物体热容量较小时,测量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。一般来说,它的测量的精度是比较高的。在一定的温度内,它甚至能够测量出物体内部的温度的分别情况。其又分为电气式与机械式两类。

  1.1电气式

  (1)热敏电阻器

  热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。

  (2)热电偶

  热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

热电偶

热电偶

  (3)IC温度传感器

  半导体温度传感器是以集成电路(IC)结构制造的,基本设计原理基于半导体二极管的伏安特性与温度之间的关系。IC温度传感器适合于-55 C~150 C温度范围内的应用。虽然IC温度传感器的测量范围比热电偶和RTD的测量范围小一些,但是它们有小封装、高精度和低价格等特点,并且容易与其它器件连接,例如,放大器、稳压器、数字信号处理器(DSP)和微控制器(MCU)。

  1.2机械式

  机械式传感器是将被测量(如力、压力、温度等物理量)变换为机械量,弹性元件本身的弹性变形输出的传感器。典型应用例子有:用于测力或称重的环形测力计、弹簧秤等;用于测力或称重的环形测力计、弹簧秤等;用于测量 流体压力的波纹膜片、波纹管等;用于温度测量的双金属片等。流体压力的波纹膜片、波纹管等;用于温度测量的双金属片等。

  2.非接触式温度传感器

  非接触式温度传感器,它的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。

  2.1红外温度计

  在自然界中,一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 —— 与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

红外温度计

红外温度计

  2.2辐射温度计

  辐射温度计属非接触式测温仪表,是基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系设计而成。其特点为:测温范围广,原理结构复杂;测量时,感温元件不与被测对象直接接触,不破坏被测对象的温度场;通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度;但不能直接测被测对象的真实温度,且所测温度受物体发射率、中间介质和测量距离等因素影响。

  3.如何选择温度传感器

  必须针对特定应用仔细选择各种温度传感器,例如热电偶或RTD,以满足所有需求。

  风格:温度传感器有不同的样式。带有螺丝盖的防风雨款式提供了电气连接。非螺纹样式用于在开放系统中进行传感。该型号采用集成引线设计,可以用特氟龙覆盖以支撑腐蚀性环境中的引线。

  阀杆(护套):热电偶和RTD配备316不锈钢杆和涂有粉末陶瓷的内部接线。螺钉头样式有两种:弹簧式和焊接式。弹簧式阀杆安装在热电偶套管的底部,具有最大的热敏感性。焊接阀杆适用于液体应用。

  插入(U)长度:热电偶或RTD的插入(U)长度表示其程序的深度。热电偶和RTD的长度从2"到24",这是标准的U型长度。其他长度需要特殊订购并与制造商协商。

  测量(热)结:热电偶有不同类型,并使用陶瓷盖绝缘材料来呈现测量结。RTD是一块铂金,通常为3线模型,在0°C下使用100Ω至1000Ω电阻执行。

  连接(终止):热电偶通常带有匹配插孔、接线盒或集成引线端口。延长线应与热电偶类型兼容,否则会产生多个结点。这会导致温度识别不准确。RTD通常具有接线端子或集成引线连接。延长线应连接到检测器或控制器,因为接线端子的连接没有引线。

  4.关于温度传感器的常见问题

  4.1什么是温度传感器?

  温度传感器是一种测量其环境温度并将输入数据转换为电子数据以记录、监测或发出温度变化信号的电子设备。

  4.2温度传感器的工作原理是什么?

  温度传感器工作的基本原理是二极管端子两端的电压。如果电压升高,温度也会升高,随后二极管中基极和发射极的晶体管端子之间出现电压降。

  4.3温度传感器的优点是什么?

  • 非常稳定的输出。

  • 最准确

  • 线性和可预测的

  • 高精确度

  • 高重复性

  • 良好的精度

  • 低漂移

  • 线性度更高

  4.4温度传感器怎么测量好坏?

  • 检查-ve和+ve引线是否交换

  • 检查任何热电偶电缆接线问题

  • 检查局部热源问题

  • 检查温度变送器设置

  • 检查温度控制器设置

  • 使用万用表对温度传感器进行故障排除

  4.5温度传感器多少钱?

  更换发动机温度传感器的平均价格在150美元到193美元之间。人工成本在82美元到105美元之间,而零件成本在66美元到88美元之间。