据生理学家研究|一文读懂温湿度传感器( 二 )
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 。 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 。
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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 。
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 。
非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制 , 因而对最高可测温度原则上没有限制 。 对于1800℃以上的高温 , 主要采用非接触测温方法 。 随着红外技术的发展 , 辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展 , 700℃以下直至常温都已采用 , 且分辨率很高 。
按工作原理有下列形式的温度传感器:金属膨胀原理设计的传感器
金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸 , 因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换 。 双金属片式传感器
双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成 , 随着温度变化 , 材料A比另外一种金属膨胀程度要高 , 引起金属片弯曲 。 弯曲的曲率可以转换成一个输出信号 。 双金属杆和金属管传感器
随着温度升高 , 金属管(材料A)长度增加 , 而不膨胀钢杆(金属B)的长度并不增加 , 这样由于位置的改变 , 金属管的线性膨胀就可以进行传递 。 反过来 , 这种线性膨胀可以转换成一个输出信号 。 液体和气体的变形曲线设计的传感器
在温度变化时 , 液体和气体同样会相应产生体积的变化 。
多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化 , 这样产生位置的变化输出(电位计、感应偏差、挡流板等等) 。 热敏电阻温度传感器
热敏电阻是用半导体材料 , 大多为负温度系数 , 即阻值随温度增加而降低 。
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温度变化会造成大的阻值改变 , 因此它是最灵敏的温度传感器 。 但热敏电阻的线性度极差 , 并且与生产工艺有很大关系 。 制造商给不出标准化的热敏电阻曲线 。
热敏电阻体积非常小 , 对温度变化的响应也快 。 但热敏电阻需要使用电流源 , 小尺寸也使它对自热误差极为敏感 。
热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度 , 有较好的精度 , 但它比热偶贵 , 可测温度范围也小于热偶 。 它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用 。 尺寸小对于有空间要求的应用是有利的 , 但必须注意防止自热误差 。
热敏电阻还有其自身的测量技巧 。 热敏电阻体积小是优点 , 它能很快稳定 , 不会造成热负载 。 不过也因此很不结实 , 大电流会造成自热 。 由于热敏电阻是一种电阻性器件 , 任何电流源都会在其上因功率而造成发热 。 因此要使用小的电流源 。 如果热敏电阻暴露在高热中 , 将导致永久性的损坏 。 热电偶温度传感器
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