温度是一个根本的物理量,自然界中的一切进程无不与温度密切相关。温度传感器是较早开发,应用较广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始使用温度进行丈量。在半导体技能的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互效果规则,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
两种不同原料的导体,如在某点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们不加热的部位就会呈现电位差。这个电位差的数值与不加热部位丈量点的温度有关,和这两种导体的原料有关。这种现象能够在很宽的温度规模内呈现,假如精确丈量这个电位差,再测出不加热部位的环境温度,就能够精确知道加热点的温度。因为它必须有两种不同原料的导体,所以称之为热电偶。不同原料做出的热电偶使用于不同的温度规模,它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度改变1℃时,输出电位差的改变量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言,这个数值大约在5~40微伏/℃之间。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境搅扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因而不适合丈量细小的温度改变。因为热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。也因为制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种纤细的测温元件有极高的响应速度,能够丈量快速改变的进程。
温度传感器是形形色色的各种传感器中较为常用的一种,现代的温度传感器外形非常得小,这样愈加让它广泛应用在生产实践的各个领域中,也为我们的日子供给了很多的便利和功用。
温度传感器有四种首要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两品种型。
触摸式温度传感器的检测部分与被测方针有杰出的触摸,又称温度计。
温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表明被测方针的温度。一般丈量精度较高。在必定的测温规模内,温度计也可丈量物体内部的温度分布。但对于运动体、小方针或热容量很小的方针则会发生较大的丈量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部分。在日常日子中人们也常常使用这些温度计。跟着低温技能在国防工程、空间技能、冶金、电子、食物、医药和石油化工等部分的广泛应用和超导技能的研究,丈量120K以下温度的低温温度计得到了发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、精确度高、复现性和稳定性好。使用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件,可用于丈量1.6~300K规模内的温度。
非触摸式温度传感器的灵敏元件与被测方针互不触摸,又称非触摸式测温外表。这种外表可用来丈量运动物体、小方针和热容量小或温度改变迅速(瞬变)方针的表面温度,也可用于丈量温度场的温度分布。[1]
光纤温度传感器的根本工作原理是将来自光源的光通过光纤送入调制器,待测参数温度与进入调制区的光相互效果后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位等)发生改变,称为被调制的信号光。再通过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。
光纤温度传感器品种很多,但概括起来按其工作原理可分为功用型和传输型两种。功用型光纤温度传感器是使用光纤的各种特性(相位、偏振、强度等)随温度改换的特色,进行温度测定。这类传感器尽管具有传、感合一的特色,但也增加了增敏和去敏的困难。传输型光纤温度传感器的光纤仅仅起到光信号传输的效果,以避开测温区域复杂的环境。对待测方针的调制功用是靠其他物理性质的灵敏元件来完成的。这类传感器因为存在光纤与传感头的光耦合问题,增加了系统的复杂性,且对机械振动之类的搅扰比较灵敏。