作為工控人工程人，你必須了解溫度傳感器

溫度是與人類生活息息相關的物理量，在2000多年前，就開始為檢測溫度進行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測溫度，在人類社會中，工業、農業、商業、科研、國防、醫學及環保等部門都與溫度有著密切的關系，溫度傳感器是實現溫度檢測和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應用最廣泛，發展最快的傳感器之一 ，工業生產自動化流程，溫度測量點要占全部測量點的一半左右，下面讓我們一起了解下溫度傳感器：

一.溫度測量概述

1.1溫度是表征物體冷熱程度的物理量。

1.2溫度不能直接測量，而是借助于某種物體的某種物理參數隨溫度冷熱不同而明顯變化的特性進行間接測量。

1.3溫度的表示（或測量）須有溫度標準，即溫標。理論上的熱力學溫標，是當前世界通用的國際溫標。

1.4熱力學溫標確定的溫度數值為熱力學溫度（符號為T），單位為開爾文（符號為K）

1.5熱力學溫度是國際上公認的最基本溫度。我國目前實行的為國際攝氏溫度（符號為t）。兩種溫標的換算公式為：

t(℃)=T（K）-273.15K

進行間接溫度測量使用的溫度傳感器，通常是由感溫元件部分和溫度顯示部分組成，如圖示

二.溫度傳感器組成框圖

2.1溫度傳感器的物理原理

隨物體的熱膨脹相對變化而引起的體積變化； 蒸氣壓的溫度變化； 電極的溫度變化 熱電偶產生的電動勢； 光電效應 熱電效應 介電常數、導磁率的溫度變化； 物質的變色、融解； 強性振動溫度變化； 熱放射； 熱噪聲。

三.溫度傳感器應滿足的條件

特性與溫度之間的關系要適中，并容易檢 測和處理，且隨溫度呈線性變化； 除溫度以外，特性對其它物理量的靈敏度要低； 特性隨時間變化要小； 重復性好，沒有滯后和老化； 靈敏度高，堅固耐用，體積小，對檢測對象的影響要小； 機械性能好，耐化學腐蝕，耐熱性能好； 能大批量生產，價格便宜； 無危險性，無公害等。

四.溫度傳感器的種類及特點

4.1接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的特點：傳感器直接與被測物體接觸進行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時，測量精度較低。因此采用這種方式要測得物體的真實溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。

4.1.1常用熱電阻 范圍：-260～＋850℃；精度：0.001℃。改進后可連續工作2000h，失效率小于1％，使用期為10年。

4.1.2管纜熱電阻 測溫范圍為-20～＋500℃，最高上限為1000℃，精度為0.5級。

4.1.3陶瓷熱電阻 測量范圍為–200～+500℃，精度為0.3、0.15級。

4.1.4超低溫熱電阻 兩種碳電阻，可分別測量–268.8～253℃-272.9～272.99℃的溫度。

4.1.5熱敏電阻器 適于在高靈敏度的微小溫度測量場合使用。經濟性好、價格便宜。

4.2.非接觸式溫度傳感器主要是利用被測物體熱輻射而發出紅外線，從而測量物體的溫度，可進行遙測。其制造成本較高，測量精度卻較低。優點是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續測量不會產生消耗；反應快等。

4.2.1輻射高溫計 用來測量 1000℃以上高溫。分四種：光學高溫計、比色高溫計、輻射高溫計和光電高溫計。

4.2.2光譜高溫計 前蘇聯研制的YCI—I型自動測溫通用光譜高溫計，其測量范圍為400～6000℃,它是采用電子化自動跟蹤系統，保證有足夠準確的精度進行自動測量。

4.2.3超聲波溫度傳感器 特點是響應快(約為10ms左右)，方向性強。目前國外有可測到5000℉的產品。

4.2.4激光溫度傳感器 適用于遠程和特殊環境下的溫度測量。如NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射計可測很高的溫度，精度為1％。美國麻省理工學院正在研制一種激光溫度計，最高溫度可達8000℃，專門用于核聚變研究。瑞士Browa Borer研究中心用激光溫度傳感器可測幾千開(K)的高溫。

種類

溫度傳感器分類1

溫度傳感器分類2

溫度傳感器分類3

五.溫度傳感器的主要發展方向

1.超高溫與超低溫傳感器，如+3000℃以上和–250℃以下的溫度傳感器。 2.提高溫度傳感器的精度和可靠性。 3.研制家用電器、汽車及農畜業所需要的價廉的溫度傳感器。 4.發展新型產品，擴展和完善管纜熱電偶與熱敏電阻；發展薄膜熱電偶；研究節省鎳材和貴金屬以及厚膜鉑的熱電阻；研制系列晶體管測溫元件、快速高靈敏CA型熱電偶以及各類非接觸式溫度傳感器。 5.發展適應特殊測溫要求的溫度傳感器。 6.發展數字化、集成化和自動化的溫度傳感器。

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