HAINZL溫度傳感器的四種類型及原理

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溫度傳感器的四種類型及原理

溫度傳感器的四種類型及原理，傳感器也慢慢的在發(fā)展與完善，它具有一定的轉換能量的作用，在各行各業(yè)我們其實都能看到傳感器的身影，那么下面為大家分享溫度傳感器的四種類型及原理。

溫度傳感器的四種類型及原理1

1、接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測元件與被測對象之間可以良好的接觸。它通過傳導或者對流使之達到熱平衡狀態(tài),從而使溫度計的顯示數(shù)值能直接表示被測對象的溫度。

2、非接觸式溫度傳感器

非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸,這種傳感器一般用于測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速的對象的表面溫度,也可用于測量溫度場的溫度分布。

3、熱電阻溫度傳感器

熱電阻溫度傳感器是利用導體或者半導體的電阻值隨其溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器。對于不同導體(半導體)來說,溫度每變化一度,電阻值變化是不同的,而電阻值又可以直接作為輸出信號。

4、熱電偶傳感器

熱電偶是由兩種不同成份的導體接合而成的回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產生熱電動勢,這種現(xiàn)象叫做熱電效應,這種電動勢叫熱電勢。其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做測量端,另一端叫做補償端;

補償端與顯示儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電動勢。不同材質制作出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度也不相同。制作熱電偶的金屬材料必須具有很好的延展性,所以熱電偶測溫元件具有極快的響應速度,可以測量溫度快速變化的過程

溫度傳感器的四種類型及原理2

1、熱電偶的工作原理

當有兩種不同的導體和半導體 A 和 B 組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為 T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為 TO，稱為 自由端(也稱參考端)或冷端，則回路中就有電流產生，如圖 2-1(a)所示，即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產生電動勢的現(xiàn)象稱為塞 貝克效應。

與塞貝克有關的效應有兩個：其一，當有電流流過兩個不同導體的連 接處時，此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向)，稱為珀爾帖效應；其二， 當有電流流過存在溫度梯度的導體時，導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于 溫度梯度的方向)，稱為湯姆遜效應。

兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢 EAB(T，T0)是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導體或半導體在接觸處產生的電勢，此電勢與兩種導體或半導體的性質 及在接觸點的溫度有關。

溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產生 的電勢，此電勢只與導體或半導體的性質和兩端的溫度有關，而與導體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集 中于接觸處端點的電子數(shù)不同而產生的電勢，熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。

當回路斷開時，在斷開處 a，b 之間便有一電動勢差△V，其極性和大小與回路中的熱電勢一致，如圖 2-1(b)所示。并規(guī)定在冷端，當電流由 A 流向 B 時，稱 A 為正極，B 為負極。實驗表明，當△V 很小時，△V 與△T 成正比關系。定義△V 對△T 的微分熱電勢為熱電勢率，又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導體的熱電特性和結點的溫度差。

目前，國際電工委員會（IEC）推薦了 8 種類型的熱電偶作為標準化熱電偶，即為 T 型、E 型、J 型、K 型、N 型、B 型、R 型和 S 型。

2、熱電阻的工作原理

導體的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其阻值推算出被測物體的`溫度，利用此原理構成的傳感器就是電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內的溫度測量。

純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應具有以下特性：①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應具有良好的線性關系。②電阻率高，熱容量小，反應速度快。③材料的復現(xiàn)性和工藝性好，價格低。④在測溫范圍內化學物理特性穩(wěn)定。目前，在工業(yè)中應用廣的鉑和銅，并已制作成標準測溫熱電阻。

3、紅外溫度傳感器

在自然界中,當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內部熱運動的存在,就會不斷地向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于 0、75～100μm 的紅外線，紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。

溫度傳感器的作用是什么

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農業(yè)生產過程中一個很重要而普遍的測量參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節(jié)約能源、生產安全、促進國民經濟的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居位，約占50%。

溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學特性及熱噪聲等等。隨著生產的發(fā)展，新型溫度傳感器還會不斷涌現(xiàn)。

由于工農業(yè)生產中溫度測量的范圍極寬，從零下幾度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內使用。

溫度傳感器與被測介質的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測介質保持熱接觸，使兩者進行充分的熱交換而達到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測介質接觸，而是通過被測介質的熱輻射或對流傳到溫度傳感器，以達到測溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這種測溫方法的主要特點是可以測量運動狀態(tài)物質的溫度(如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉著的水泥窯的溫度)及熱容量小的物體(如集成電路中的溫度分布)。