溫度傳感器、溫度變送器的應(yīng)用方法

測(cè)量溫度的方法和技巧

　　熱電偶測(cè)溫范圍廣，下限達(dá)－270℃，上限達(dá)1800℃，熱電阻常用的有鉑電阻和銅電阻，鉑熱電阻測(cè)溫范圍為－200～960℃。銅熱電阻常用來
做－50～150℃范圍內(nèi)的工業(yè)用電阻溫度計(jì)。LM35集成溫度傳感器測(cè)量范圍為2～150℃。

　　1. 集成溫度傳感器

　　集成溫度傳感器與集成電路融為一體，極大地提高了傳感器的性能，它與傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶等溫度傳感器相比，具有測(cè)溫精度高，復(fù)現(xiàn)性好，線性優(yōu)良，體積小，熱容量小，穩(wěn)定性好，輸出電信號(hào)大等優(yōu)點(diǎn)。集成溫度傳感器按輸出形式可分為電壓型和電流型兩種。LM35集成溫度傳感器為電壓輸出型，常溫下測(cè)溫精度為±0.5℃以內(nèi)，*大消耗電流只有70 µA，自身發(fā)熱對(duì)測(cè)量精度影響在0.1℃以內(nèi)。采用單電源供電時(shí)，測(cè)量溫度范圍為2～150℃；而采用雙電源供電時(shí)，測(cè)量溫度范圍為－55～150℃ 和－40～110℃，無需進(jìn)行調(diào)整；電壓輸出型µPC616 A集成溫度傳感器的靈敏度為10mV/K。 溫度測(cè)量范圍為－40～125℃，線性度平均為0.5%，µPC6l6 A還可以用于精度高的溫度補(bǔ)償與熱電偶的基準(zhǔn)接點(diǎn)補(bǔ)償。其特點(diǎn)是外接元件少，容易組裝，無需調(diào)整，精度高。AD590是電流輸出型IC溫度傳感器， 溫度測(cè)量范圍為－55～150℃。

　　2. 熱電偶

　　熱電偶測(cè)溫范圍大，是工業(yè)上常用的測(cè)溫元件，下限達(dá)－270℃ ，上限達(dá)1800℃以上。它屬于自發(fā)電型傳感器：測(cè)量時(shí)可以不需外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表。熱電偶的原理是基于熱電效應(yīng)，將兩種不同導(dǎo)體A、B兩端連接在一起組成閉合回路，并使兩端處于不同溫度環(huán)境，在回路中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)而形成電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。這樣的兩種不同導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和電流稱為熱電動(dòng)勢(shì)和熱電流，導(dǎo)體A、B稱為熱電極，置于被測(cè)溫度的一端稱為工作端，另一端稱為參考端。當(dāng)熱電偶的材料均勻時(shí)，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)大小與電極的幾何尺寸無關(guān)，僅與熱電偶材料的成分和冷、熱兩端的溫差有關(guān)。但是，熱電偶的使用溫度與線徑有關(guān)，線徑越粗使用溫度越高。若冷端溫度恒定，熱電動(dòng)勢(shì)就與被測(cè)溫度成單值關(guān)系。熱電偶通常由熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管和接線盒等部分組成。在很寬的溫度測(cè)量范圍內(nèi)，熱電偶的特性是非線性的，因此，它不用公式計(jì)算，也不用特性曲線表示，而是用分度表給出。在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，必須能夠熟練地運(yùn)用熱電偶的參考端（冷端）處理方法、安裝方法、測(cè)溫電路、測(cè)溫儀表及在表面測(cè)溫時(shí)的焊接方法等實(shí)用技術(shù)。

　　熱電偶的參考端（冷端）處理：熱電偶工作時(shí)，必須保持冷端溫度恒定，并且熱電偶的分度表是以冷端溫度為0℃作出的。因在工程測(cè)量中冷端距離熱源近，且暴露于空氣中，易受被測(cè)對(duì)象溫度和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，使冷端溫度難以恒定而產(chǎn)生測(cè)量誤差。為了消除這種誤差，可采取下列溫度補(bǔ)償或修正措施。

　　1）參考端恒溫法。將熱電偶的參考端放在有冰水混合物的保溫瓶中，可使熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)與分度值一致。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可將參考端置于盛油的容器中，利用油的熱惰性使參考端保持接近室溫。

　　2）補(bǔ)償導(dǎo)線法。采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶延伸到溫度恒定或溫度波動(dòng)較小處。為了節(jié)約貴重金屬，熱電偶電極不能做得很長(zhǎng)，但在0～100℃范圍內(nèi)，可以用與熱電偶電極有相同熱電特性的廉價(jià)金屬制作成補(bǔ)償導(dǎo)線來延伸熱電偶。在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須根據(jù)熱電偶型號(hào)選配補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶兩接點(diǎn)處溫度必須相同，極性不能接反，不能超出規(guī)定使用溫度范圍。

　　利用熱電偶測(cè)量大型設(shè)備的平均溫度時(shí)，可將熱電偶串聯(lián)或并聯(lián)使用。熱電偶表面測(cè)溫在300℃以下用熱電偶測(cè)量物體表面溫度，可用粘接劑將熱電偶結(jié)點(diǎn)粘附于金屬壁面，在溫度較高時(shí)，常采用焊接方法把熱電偶頭部焊于金屬壁面，注意插入深度。一般熱電偶的插入深度應(yīng)為：金屬保護(hù)管直徑的15～20倍，非金屬保護(hù)管的10～15倍，對(duì)細(xì)管道內(nèi)流體的溫度測(cè)量應(yīng)尤其注意。

　　3. 熱電阻

　　熱電偶傳感器適用于測(cè)量500℃以上的高溫，對(duì)于500℃以下的中、低溫的測(cè)量就會(huì)遇到熱電動(dòng)勢(shì)小、干擾大和冷端溫度引起的誤差大等困難，為此常用熱電阻作為測(cè)溫元件。
熱電阻是利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化這一特性來測(cè)量溫度的，在測(cè)溫和控溫中廣泛應(yīng)用。熱電阻種類較多，常用的有鉑電阻和銅電阻 鉑絲是熱電阻用的*好材料，物理、化學(xué)性能非常穩(wěn)定， 測(cè)量精度高。鉑電阻主要用作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，常用的有Pt100，測(cè)溫范圍為－200～960℃。但鉑在高溫下，易受還原性介質(zhì)污染，使鉑絲變脆并改變鉑絲電阻與溫度間的關(guān)系，因此使用時(shí)應(yīng)裝在保護(hù)套管中。銅絲的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，純度高，復(fù)制性好，線性特性僅次于鉑，比鉑電阻有較高的靈敏度，常用來做－50～150℃范圍內(nèi)的工業(yè)用電阻溫度計(jì)。其缺點(diǎn)是電阻率較低，容易氧化，為此只能用在較低溫度和沒有水分及腐蝕性的介質(zhì)中。

　　熱電阻的測(cè)量方法：熱電阻的測(cè)量方法有恒壓法和恒流法兩種。熱電阻測(cè)溫電路是電橋，采用普通電橋會(huì)因連接導(dǎo)線電阻受環(huán)境溫度變化造成測(cè)量誤差。消除這種誤差的方法可以用三線制或四線制電橋。

　　結(jié)束語

　　溫度傳感器是科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，溫度是與改善人們生活緊密相關(guān)的一個(gè)重要物理量。溫度傳感器是利用材料、元件的溫度特性測(cè)溫的，要求材料只對(duì)溫度敏感，且重復(fù)性好，滯后和時(shí)效小，靈敏度和精度高，性能穩(wěn)定，可靠
等。常用的有熱電偶、熱電阻及集成溫度傳感器。在使用溫度傳感器測(cè)溫時(shí)，必須能夠熟練地掌握安裝方法、測(cè)溫電路、測(cè)溫儀表及在表面測(cè)溫時(shí)的焊接方法等實(shí)用技術(shù)，才能充分應(yīng)用溫度傳感器達(dá)到測(cè)量溫度目的