温度传感器原理
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温度传感器原理,生活中我们很多的电子设备都是需要用到传感器的,传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,以下分享温度传感器原理是什么呢?
温度传感器的工作原理
金属收缩原理设计的传感器:金属在环境温度变化后会产生一个适当的伸延,因此传感器可以以有所不同方式对这种反应展开信号切换。
双金属片式传感器:双金属片由两片有所不同膨胀系数的金属贴在一起而构成,随着温度变化,材料A比另外一种金属收缩程度要高,引发金属片倾斜。倾斜的曲率可以转换成一个输入信号。
双金属杆和金属管传感器:随着温度增高,金属管(材料A)长度减少,而不收缩钢杆(金属B)的长度并不减少,这样由于方位的转变,金属管的线性收缩就可以展开传送。反过来,这种线性收缩可以转换成一个输入信号。
液体和气体的变形曲线设计的传感器:在温度变化时,液体和气体同样会适当产生体积的变化。多种类型的结构可以把这种收缩的变化转换成方位的变化,这样产生方位的变化输入(电位计、感应器偏差、挡流板等等)。
电阻传感器:金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。对于有所不同金属来说,温度每变化一度,电阻值变化是有所不同的,而电阻值又可以必要作为输入信号。
热电偶传感器:热电偶由两个有所不同材料的金属线构成,在末端焊在一起。对这个连接点冷却,在它们不冷却的部位就会经常出现电位差。这个电位差的数值与不冷却部位测量点的温度有关,和这两种导体的材质有关。
一、温度传感器工作原理–双金属恒温器
恒温器由两种热度不同的金属背靠背粘在一起组成。当天气寒冷时,触点闭合,电流通过恒温器。当它变热时,一种金属比另一种金属膨胀得更多,粘合的双金属条向上(或向下)弯曲,打开触点,防止电流流动。
有两种主要类型的双金属条,主要基于它们在受到温度变化时的运动。有在设定温度点对电触点产生瞬时“开/关”或“关/开”类型动作的“速动”类型,以及逐渐改变其位置的较慢“蠕变”类型随着温度的变化。
速动型恒温器通常用于我们家中,用于控制烤箱、熨斗、浸入式热水箱的温度设定点,也可以在墙上找到它们来控制家庭供暖系统。
爬行器类型通常由双金属线圈或螺旋组成,随着温度的变化缓慢展开或盘绕。一般来说,爬行型双金属条对温度变化比标准的按扣开/关类型更敏感,因为条更长更薄,非常适合用于温度计和表盘等。
二、温度传感器工作原理–热敏电阻
热敏电阻通常由陶瓷材料制成,例如镀在玻璃中的镍、锰或钴的氧化物,这使得它们很容易损坏。与速动类型相比,它们的主要优势在于它们对温度、准确性和可重复性的任何变化的响应速度。
大多数热敏电阻具有负温度系数(NTC),这意味着它们的电阻随着温度的升高而降低。但是,有一些热敏电阻具有正温度系数 (PTC),并且它们的电阻随着温度的升高而增加。
热敏电阻的额定值取决于它们在室温下的电阻值(通常为 25 o C)、它们的时间常数(对温度变化作出反应的时间)以及它们相对于流过它们的电流的额定功率。与电阻一样,热敏电阻在室温下的'电阻值从 10 兆欧到几欧姆不等,但出于传感目的,通常使用以千欧为单位的那些类型。
温度传感器主要利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
现代的温度传感器外形非常得小,这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中,也为我们的生活提供了无数的便利和功能。为帮助大家深入了解,本文将对温度传感器的相关知识予以汇总。如果您对本文即将要涉及的内容感兴趣的话,那就继续往下阅读吧。
温度传感器的安装方法
温度传感器在安装和使用时,应当注意以下事项方可保证最佳测量效果:
1、安装不当引入的误差
如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等,换句话说,热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的8~10倍;
热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性;热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃;
热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场,所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。
2、绝缘变差而引入的误差
如热电偶绝缘了,保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达上百度。
3、热惰性引入的误差
由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时,甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。
测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。
时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。
使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。
4、热阻误差
高温时,如保护管上有一层煤灰,尘埃附在上面,则热阻增加,阻碍热的传导,这时温度示值比被测温度的真值低。因此,应保持热电偶保护管外部的清洁,以减小误差。
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