溫度是一個(gè)根本的物理量,自然界中的一切進(jìn)程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是較早開(kāi)發(fā),應用較廣的一類(lèi)傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過(guò)了其他的傳感器。從17世紀初人們開(kāi)始使用溫度進(jìn)行丈量。在半導體技能的支持下,本世紀相繼開(kāi)發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應,根據波與物質(zhì)的相互效果規則,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。
兩種不同原料的導體,如在某點(diǎn)互相連接在一起,對這個(gè)連接點(diǎn)加熱,在它們不加熱的部位就會(huì )呈現電位差。這個(gè)電位差的數值與不加熱部位丈量點(diǎn)的溫度有關(guān),和這兩種導體的原料有關(guān)。這種現象能夠在很寬的溫度規模內呈現,假如精確丈量這個(gè)電位差,再測出不加熱部位的環(huán)境溫度,就能夠精確知道加熱點(diǎn)的溫度。因為它必須有兩種不同原料的導體,所以稱(chēng)之為熱電偶。不同原料做出的熱電偶使用于不同的溫度規模,它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度改變1℃時(shí),輸出電位差的改變量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言,這個(gè)數值大約在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)境攪擾信號的影響,也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,因而不適合丈量細小的溫度改變。因為熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無(wú)關(guān),用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也因為制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種纖細的測溫元件有極高的響應速度,能夠丈量快速改變的進(jìn)程。
溫度傳感器是形形色色的各種傳感器中較為常用的一種,現代的溫度傳感器外形非常得小,這樣愈加讓它廣泛應用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中,也為我們的日子供給了很多的便利和功用。
溫度傳感器有四種首要類(lèi)型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩品種型。
觸摸式溫度傳感器的檢測部分與被測方針有杰出的觸摸,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明被測方針的溫度。一般丈量精度較高。在必定的測溫規模內,溫度計也可丈量物體內部的溫度分布。但對于運動(dòng)體、小方針或熱容量很小的方針則會(huì )發(fā)生較大的丈量誤差,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)等部分。在日常日子中人們也常常使用這些溫度計。跟著(zhù)低溫技能在國防工程、空間技能、冶金、電子、食物、醫藥和石油化工等部分的廣泛應用和超導技能的研究,丈量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、精確度高、復現性和穩定性好。使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,可用于丈量1.6~300K規模內的溫度。
非觸摸式溫度傳感器的靈敏元件與被測方針互不觸摸,又稱(chēng)非觸摸式測溫外表。這種外表可用來(lái)丈量運動(dòng)物體、小方針和熱容量小或溫度改變迅速(瞬變)方針的表面溫度,也可用于丈量溫度場(chǎng)的溫度分布。[1]
光纖溫度傳感器的根本工作原理是將來(lái)自光源的光通過(guò)光纖送入調制器,待測參數溫度與進(jìn)入調制區的光相互效果后,導致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強度、波長(cháng)、頻率、相位等)發(fā)生改變,稱(chēng)為被調制的信號光。再通過(guò)光纖送入光探測器,經(jīng)解調后,獲得被測參數。
光纖溫度傳感器品種很多,但概括起來(lái)按其工作原理可分為功用型和傳輸型兩種。功用型光纖溫度傳感器是使用光纖的各種特性(相位、偏振、強度等)隨溫度改換的特色,進(jìn)行溫度測定。這類(lèi)傳感器盡管具有傳、感合一的特色,但也增加了增敏和去敏的困難。傳輸型光纖溫度傳感器的光纖僅僅起到光信號傳輸的效果,以避開(kāi)測溫區域復雜的環(huán)境。對待測方針的調制功用是靠其他物理性質(zhì)的靈敏元件來(lái)完成的。這類(lèi)傳感器因為存在光纖與傳感頭的光耦合問(wèn)題,增加了系統的復雜性,且對機械振動(dòng)之類(lèi)的攪擾比較靈敏。