温度传感器的选用

温度传感器的选用

温度传感器

1、温度传感器的分类

1）接触式温度传感器

特点：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。

2）非接触式温度传感器

特点：利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；连续测量不会产生消耗；反应快等。

表2-1 温度传感器的种类及特点

测量方法传感器机理和类型测温范围℃特点

接触式体积热膨胀玻璃水银温度计

双金属片温度计

气体温度计

液体压力温度计

-50~350

-50~300

-250~1000

-200~350

不需要电源，耐用；但感

温部件体积较大

接触热电势钨铼热电偶

铂铑热电偶

其他热电偶

1000~2100

50~1800

-200~1200

自发电型，标准化程度较

高，品种多，可根据需要

选择；须进行冷端温度补

偿

电阻变化铂热电阻

铜热电阻

热敏电阻

-200~850

-50~150

-50~450

标准化程度高；但需要接

入桥路才能得到电压输

出

PN结结电

压

半导体集成温度

传感器

-50~150 体积小，线性好，－2mV

／℃；但测量范围小

温度•颜色试温材料

液晶

-50~1300

0~100

面积大，可得到温度图

像；但易衰老，准确度低

非接触式光辐射

热辐射

红外辐射温度计

光学高温温度计

热释电温度计

光子探测器

-80~1500

500~3000

0~1000

0~3500

响应快；但易受环境及被

测体表面状态影响，标定

困难

2、温度传感器的物理原理

1)、随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化

2)、蒸气压的温度变化

3)、电极的温度变化

4)、热电偶产生的电动势

5)、光电效应

6)、热电效应

7)、介电常数、导磁率的温度变化

8)、物质的变色、融解

9)、强性振动温度变化

10）、热放射

11）、热噪声

此外，还有微波测温温度传感器、噪声测温温度传感器、温度图测温温度传感器、热流计、射流测温计、核磁共振测温计、穆斯保尔效应测温计、约瑟夫逊效应测温计、低温超导转换测温计、光纤温度传感器等。这些温度传感器有的已获得应用，有的尚在研制中。

3、热电偶传感器

1)、测温原理

热电效应：两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。

2)、热电偶的种类

（1）普通型热电偶

（2）铠装热电偶（缆式热电偶）

铠装热电偶是将热电偶丝与电熔氧化镁绝缘物溶铸在一起，外表再套不锈钢管等构成。这种热电偶耐高压、反应时间短、坚固耐用。

铠装热电偶特点：内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗高温氧化、抗低温水蒸气冷凝、抗机械外力冲击的特性。铠装热电偶可以制作得很细，能解决微小、狭窄场合的测温问题，且具有抗震、可弯曲、超长等优点。

1-热电极；2-绝缘材料3-金属套管4-接线盒5-固定装置

铠装型热电偶

（3）薄膜热电偶

用真空镀膜技术或真空溅射等方法，将热电偶材料沉积在绝缘片表面而构成的热电偶称为薄膜热电偶。测温范围为-200~500℃。测量端既小又薄，热容量小，响应速度快。适用于测量微小面积上的瞬变温度。

薄膜热电偶

(4）表面热电偶

主要用于现场流动的测量，广泛用于纺织、印染、造纸、塑料及橡胶工业；探头有各种形状(弓形、薄片形等)，以适应于不同物体表面测温用。在其把手上装有动圈式仪表，读数方便。测量温度范围有0~250℃和0~600℃两种。

（5）防爆热电偶

在石油、化工、制药工业中，生产现场有各种易然、易爆等化学气体，这时需要采用防爆热电偶。它采用防爆型接线盒，有足够的内部空间、壁厚及机械强度，其橡胶密封圈的热稳定性符合国家的防爆标准。因此，即使接线盒内部爆炸性混合气体发生爆炸时，其压力也不会破坏接线盒，其产生的热能不能向外扩散传爆，可达到可靠的防爆效果。

3)、热电偶组成材料及分度表

八种国际通用热电偶：

B:铂铑30—铂铑6 R:铂铑13—铂

S:铂铑10—铂K:镍铬—镍硅

N:镍铬硅—镍硅E:镍铬—铜镍

J:铁—铜镍T:铜—铜镍

组成热电偶的两种材料写在前面的为正极，后面的为负极。

热电偶的热电动势与温度之关系表，称之为分度表。

几种常用热电偶的测温范围及热电势

分度号名称测量温度范围1000℃热电势/ m V

B 铂铑30—铂铑650~1820℃ 4.834

R 铂铑13—铂-50~1768℃10.506

S 铂铑10—铂-50~1768℃9.587

K 镍铬—镍铬（铝）-270~1370℃41.276

E 镍铬—铜镍（康铜）-270~800℃————

4、热电阻式传感器

金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的。

金属热电阻的主要材料是铂和铜。

热电阻广泛用来测量-220～+850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K