簡(jiǎn)要介紹溫度傳感器分類(lèi)的有關(guān)知識

前言

溫度傳感器(光電式傳感器)是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規律把溫度轉換為電量的傳感器，它是溫度測量?jì)x表的核心部分。由于品種繁多，所以在工業(yè)應用中溫度傳感器分類(lèi)（光電傳感器分類(lèi)）的方式方法有很多種。按照測量方式溫度傳感器分類(lèi)可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，按照傳感器材料及電子元件特性又可分為熱電阻、熱電偶和IC溫度傳感器(壓力傳感器)，IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩種類(lèi)型。那么，按照以上方式，溫度傳感器分類(lèi)出來(lái)的器件各自都有什么特性呢，溫度傳感器分類(lèi)的依據又是什么呢?下面就讓我們一起來(lái)了解吧!

非接觸式溫度傳感器

l.輻射高溫計 用來(lái)測量 1000℃以上高溫。分四種：光學(xué)高溫計、比色高溫計、輻射高溫計和光電高溫計。

2.光譜高溫計 前蘇聯(lián)研制的YCI—I型自動(dòng)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(dòng)跟蹤系統,保證有足夠準確的精度進(jìn)行自動(dòng)測量。

3.超聲波溫度傳感器 特點(diǎn)是響應快(約為10ms左右)，方向性強。目前國外有可測到5000H的產(chǎn)品。

4.激光溫度傳感器 適用于遠程和特殊環(huán)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(xué)院正在研制一種激光溫度計，最高溫度可達8000℃，專(zhuān)門(mén)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(kāi)(K)的高溫。

接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱(chēng)溫度計。

溫度計通過(guò)傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對于運動(dòng)體、小目標或熱容量很小的對象則會(huì )產(chǎn)生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)等部門(mén)。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著(zhù)低溫技術(shù)在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫藥和石油化工等部門(mén)的廣泛應用和超導技術(shù)的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學(xué)溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準確度高、復現性和穩定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內的溫度。

溫度傳感器熱電偶的種類(lèi)

常用溫度傳感器熱電偶可分為標準溫度傳感器熱電偶和非標準溫度傳感器熱電偶兩大類(lèi)。

所謂標準溫度傳感器熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。

非標準化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化溫度傳感器熱電偶，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。

我國從1988年1月1日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，目前，國際電工委員會(huì )(IEC)推薦了8種類(lèi)型的熱電偶作為標準化熱電偶，即為T(mén)型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。

熱電偶溫度傳感器應用很廣泛，因為它們非常堅固而且不太貴。熱電偶有多種類(lèi)型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從-200℃到2000℃。它們的特點(diǎn)是：低靈敏度、低穩定性、中等精度、響應速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線(xiàn)性。另外，熱電偶需要外部參考端。

溫度傳感器熱電阻測溫原理及材料

溫度傳感器熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開(kāi)始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。如Omega公司的PT100溫度傳感器，就包含一個(gè)100歐姆的鉑金電阻溫度探頭。

溫度傳感器熱電阻的結構

(1)精通型溫度傳感器熱電阻 工業(yè)常用溫度傳感器熱電阻感溫元件(電阻體) 從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過(guò)溫度傳感器熱電阻阻值的變化來(lái)測量的，因此，溫度傳感器熱電阻的引出線(xiàn)等各種導線(xiàn)電阻的變化會(huì )給溫度測量帶來(lái)影響。為消除引線(xiàn)電阻的影響一般采用三線(xiàn)制或四線(xiàn)制.

(2)鎧裝溫度傳感器熱電阻 鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線(xiàn)、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達φmm。

與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測量滯后小;②機械性能好、耐振，抗沖擊;③能彎曲，便于安裝④使用壽命長(cháng)。

(3)端面溫度傳感器熱電阻 端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

(4)隔爆型溫度傳感器熱電阻 隔爆型溫度傳感器熱電阻通過(guò)特殊結構的接線(xiàn)盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線(xiàn)盒內，生產(chǎn)現場(chǎng)不會(huì )引超爆炸。隔爆型溫度傳感器熱電阻可用于Bla~B3c級區內具有爆炸危險場(chǎng)所的溫度測量。

模擬輸出IC溫度傳感器

模擬輸出IC溫度傳感器具有很高的線(xiàn)性度 (如果配合一個(gè)模數可產(chǎn)生數字輸出)、低成本、高精度(大約1[[%]])、小尺寸和高。它們的不足之處在于溫度范圍有限(-55℃～+150℃)，并且需要一個(gè)外部參考源。

數字輸出IC溫度傳感器

數字輸出IC溫度傳感器帶有一個(gè)內置參考源，它們的響應速度也相當慢(100 ms數量級)。雖然它們固有地會(huì )自身發(fā)熱，但可以采用自動(dòng)關(guān)閉和單次轉換模式使其在需要測量之前將IC設置為低功耗狀態(tài)，從而將自身發(fā)熱降到最低。

與熱敏電阻、RTD和熱電偶傳感器相比，IC溫度傳感器具有很高的線(xiàn)性，低系統成本，集成復雜的功能，能夠提供一個(gè)數字輸出，并能夠在一個(gè)相當有用的范圍內進(jìn)行溫度測量。

此外，還有微波測溫溫度傳感器、噪聲測溫溫度傳感器、溫度圖測溫溫度傳感器、熱流計、射流測溫計、核磁共振測溫計、穆斯保爾效應測溫計、約瑟夫遜效應測溫計、低溫超導轉換測溫計、光纖溫度傳感器等。這些溫度傳感器有的已獲得應用，有的尚在研制中。

總結

根據不同的分類(lèi)原則，溫度傳感器分類(lèi)的結果不盡相同。本文針對溫度傳感器分類(lèi)出來(lái)的不同的溫度傳感器，如非接觸式溫度傳感器、接觸式溫度傳感器、溫度傳感器熱電偶的種類(lèi)、溫度傳感器熱電阻的種類(lèi)以及模擬與數字輸出的IC溫度傳感器進(jìn)行了具體的介紹。