温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。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。
金属胀大原理规划的传感器,金属在环境温度改动后会发生一个相应的延伸,因而传感器可以以不一样方法对这种反响进行信号变换。
双金属片式传感器
双金属片由两片不一样胀大系数的金属贴在一起而构成,跟着温度改动,资料A比别的一种金属胀大程度要高,导致金属片曲折。曲折的曲率可以变换成一个输出信号。
双金属杆和金属管传感器
跟着温度增加,金属管(资料A)长度添加,而不胀大钢杆(金属B)的长度并不添加,这么因为方位的改动,金属管的线性胀大就可以进行传递。反过来,这种线性胀大可以变换成一个输出信号。
液体和气体的变形曲线规划传感器
在温度改动时,液体和气体同样会相应发生体积的改动。多种类型的构造可以把这种胀大的改动变换成方位的改动,这么发生方位的改动输出(电位计、感应误差、挡流板等等)。
金属跟着温度改动,其电阻值也发生改动。
关于不一样金属来说,温度每改动一度,电阻值改动是不一样的,而电阻值又可以直接作为输出信号。
电阻共有两种改动类型
正温度系数
温度增加 = 阻值添加
温度下降 = 阻值削减
负温度系数
温度增加 = 阻值削减
温度下降 = 阻值添加
热电偶传感
热电偶由两个不一样资料的金属线构成,在结尾焊接在一起。再测出不加热部位的环境温度,就可以精确知道加热门的温度。因为它必须有两种不一样原料的导体, 所以称之为热电偶。不一样原料做出的热电偶使用于不一样的温度范围,它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热门温度改动1℃时,输出电位差的改动 量。关于大多数金属资料支持的热电偶而言,这个数值大约在5~40微伏/℃之间。
因为热电偶温度传感器的灵敏度与资料的粗细无关,用十分细的资料也可以做成温度传感器。也因为制造热电偶的金属资料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以丈量迅速改动的过程。
接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。温度传感器一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。
在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究,测量120K以下温度的低温温度计得到了发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件,可用于测量1.6~300K范围内的温度。
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。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律,称为辐射测温仪表。
温度传感器辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度,则必须进行材料表面发射率的修正。
而材料表面发射率不仅取决于温度和波长,而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度,如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下,物体表面发射率的测量是相当困难的。
对于固体表面温度自动测量和控制,可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正,最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射,从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率,ρ为反射镜的反射率。
温度传感器至于气体和液体介质真实温度的辐射测量,则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。
接近传感器是一种能够检测两物体间的距离并根据预设的极限值去控制或驱动某种执行机构的设备。因此在很多领域都有着广泛的用途:
①在航空、航天技术中用以避免飞行物相撞;特长