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溫度傳感器[2]是早開(kāi)發(fā),應(yīng)用廣的一類傳感器。溫度傳感器的*大大超過(guò)了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開(kāi)始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,本世紀(jì)相繼 開(kāi)發(fā)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。與之相應(yīng),根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律,相繼開(kāi)發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

 

兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,如在某點(diǎn)互相連接在一起,對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱,在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位測(cè)量點(diǎn)的溫度有關(guān),和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn),如果測(cè)量這個(gè)電位差,再測(cè)出不 加熱部位的環(huán)境溫度,就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度 也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí),輸出電位差的變化量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言,這個(gè)數(shù)值大約在5~40微伏/℃之間。

 

熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷,它靈敏度比較低,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,因此不適合測(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粗細(xì)無(wú)關(guān),用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種細(xì)微的測(cè)溫元件有*的響應(yīng)速度,可以 測(cè)量快速變化的過(guò)程。

 

熱電偶測(cè)溫點(diǎn)的選擇是重要的。測(cè)溫點(diǎn)的位置,對(duì)于生產(chǎn)工藝過(guò)程而言,一定要具有典型性、代表性,否則將失去測(cè)量與控制的意義。熱電偶插入被測(cè)場(chǎng)所時(shí),沿著傳感器的長(zhǎng) 度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì)有熱損失。致使熱電偶溫度傳感器與被測(cè)對(duì)象的溫度不一致而產(chǎn)生測(cè)溫誤差。總之,由熱傳導(dǎo)而引起的誤差,與插入深度有關(guān)。而插入深 度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好,其插入深度應(yīng)該深一些,陶瓷材料絕熱性能好,可插入淺一些。對(duì)于工程測(cè)溫,其插入深度還與測(cè)量對(duì)象是靜止或流動(dòng)等狀 態(tài)有關(guān),如流動(dòng)的液體或高速氣流溫度的測(cè)量,將不受上述限制,插入深度可以淺一些,具體數(shù)值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。

 

影響因素之二熱阻抗增加

 

在高溫下使用的熱電偶溫度傳感器,如果被測(cè)介質(zhì)為氣態(tài),那么保護(hù)管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上,使保護(hù)管的熱阻抗增大;如果被測(cè)介質(zhì)是熔體,在使用過(guò)程中將有爐渣 沉積,不僅增加了熱電偶的響應(yīng)時(shí)間,而且還使指示溫度偏低。

 

影響因素之三響應(yīng)時(shí)間

 

接觸法測(cè)溫的基本原理是測(cè)溫元件要與被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡。因此,在測(cè)溫時(shí)需要保持一定時(shí)間,才能使兩者達(dá)到熱平衡。而保持時(shí)間的長(zhǎng)短,同測(cè)溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。而 熱響應(yīng)時(shí)間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量條件,差別極大。對(duì)于氣體介質(zhì),尤其是靜止氣體,至少應(yīng)保持30min以上才能達(dá)到平衡;對(duì)于液體而言,快也要在5min以上。對(duì)于溫 度不斷變化的被測(cè)場(chǎng)所,尤其是瞬間變化過(guò)程,全過(guò)程僅1秒鐘,則要求傳感器的響應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)。因此,普通的溫度傳感器不僅跟不上被測(cè)對(duì)象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后,而且 也會(huì)因達(dá)不到熱平衡而產(chǎn)生測(cè)量誤差。選擇響應(yīng)快的傳感器。對(duì)熱電偶而言除保護(hù)管影響外,熱電偶的測(cè)量端直徑也是其主要因素,即偶絲越細(xì),測(cè)量端直徑越小,其熱響應(yīng) 時(shí)間越短。

 

后就是熱輻射

 

以上就是影響熱電偶溫度傳感器測(cè)量的四個(gè)因素,在使用的時(shí)候我們應(yīng)當(dāng)注意,根據(jù)實(shí)際情況,保證的測(cè)量的效果。

 

非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn):測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,因而對(duì)高可測(cè)溫度原則上沒(méi)有限制。對(duì)于1800℃以上的高溫,主要采用非接觸測(cè)溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,輻射測(cè)溫逐漸由可見(jiàn)光向紅外線擴(kuò)展,700℃以下直至常溫都已采用,且分辨率很高。

 

熱電偶傳感器優(yōu)點(diǎn)和缺陷:它靈敏度比較低,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,因此不適合測(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粗細(xì)無(wú)關(guān),用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種細(xì)微的測(cè)溫元件有*的響應(yīng)速度,可以測(cè)量快速變化的過(guò)程

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