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接觸式溫度傳感器與非接觸式溫度傳感器的區別介紹

2020-04-10

       溫度傳感器有分為兩種類(lèi)型:接觸式溫度傳感器、非接觸式溫度傳感器。


一、溫度傳感器的種類(lèi)

溫度傳感器是溫度測量?jì)x表的核心部分,品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。

(1)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。

(2)非接觸式溫度傳感器

它的敏感元件與被測對象互不接觸,又稱(chēng)非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來(lái)測量運動(dòng)物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對象的表面溫度,也可用于測量溫度場(chǎng)的溫度分布。

最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律,稱(chēng)為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法(見(jiàn)光學(xué)高溫計)、輻射法(見(jiàn)輻射高溫計)和比色法(見(jiàn)比色溫度計)。各類(lèi)輻射測溫方法只能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體(吸收全部輻射并不反射光的物體)所測溫度才是真實(shí)溫度。如欲測定物體的真實(shí)溫度,則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(cháng),而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀(guān)組織等有關(guān),因此很難精確測量。

在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測溫法來(lái)測量或控制某些物體的表面溫度,如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。

非接觸測溫優(yōu)點(diǎn):測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,因而對最高可測溫度原則上沒(méi)有限制。對于1800℃以上的高溫,主要采用非接觸測溫方法。隨著(zhù)紅外技術(shù)的發(fā)展,輻射測溫 逐漸由可見(jiàn)光向紅外線(xiàn)擴展,700℃以下直至常溫都已采用,且分辨率很高。

二、工作原理

(1)金屬膨脹原理設計的傳感器

金屬在環(huán)境溫度變化后會(huì )產(chǎn)生一個(gè)相應的延伸,因此傳感器可以以不同方式對這種反應進(jìn)行信號轉換。

(2)雙金屬片式傳感器

雙金屬片由兩片不同膨脹系數的金屬貼在一起而組成,隨著(zhù)溫度變化,材料A比另外一種金屬膨脹程度要高,引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個(gè)輸出信號。

(3)雙金屬桿和金屬管傳感器

隨著(zhù)溫度升高,金屬管(材料A)長(cháng)度增加,而不膨脹鋼桿(金屬B)的長(cháng)度并不增加,這樣由于位置的改變,金屬管的線(xiàn)性膨脹就可以進(jìn)行傳遞。反過(guò)來(lái),這種線(xiàn)性膨脹可以轉換成一個(gè)輸出信號。

(4)液體和氣體的變形曲線(xiàn)設計的傳感器

在溫度變化時(shí),液體和氣體同樣會(huì )相應產(chǎn)生體積的變化。多種類(lèi)型的結構可以把這種膨脹的變化轉換成位置的變化,這樣產(chǎn)生位置的變化輸出(電位計、感應偏差、擋流板等等)。

(5)熱電阻溫度傳感器

金屬隨著(zhù)溫度變化,其電阻值也發(fā)生變化。對于不同金屬來(lái)說(shuō),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。

(6)熱電偶溫度傳感器

熱電偶由兩個(gè)不同材料的金屬線(xiàn)組成,在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環(huán)境溫度,就可以準確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導體,所以稱(chēng)之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí),輸出電位差的變化量。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。

由于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。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種細微的測溫元件有極高的響應速度,可以測量快速變化的過(guò)程。

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