温度传感器的原理及应用

温度传感器的原理和应用一、热电偶的应用原理热电偶是工业上zui常用的温度检测元件之一。 ①具有测量精度高的优点。 由于热电偶直接与被测对象接触，因此不受中间介质的影响。 ②测量范围广。 通常的热电偶可以从-50~+1600℃连续测量，特定的特殊热电偶zui可以测量到-269℃(例如铁镍铬合金)，zui可以测量到+2800℃(例如钨-铼)。 ③结构简单，使用方便。 热电偶通常由两种不同的电线组成，且不受大小和开头限制，外面有保护套，使用方便。 1 .热电偶测温的基本原理是，如图2-1-1所示，焊接2种不同材料的导体或半导体a和b，构成一个闭合电路。 当导体a和b的两个执着点1和2之间存在温度差时，在两者之间产生电动势，在电路中产生大电流的现象被称为热电效应。 热电偶利用这个效果发挥作用。 2、热电偶的种类和结构形成(1)热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶2种。 调用的标准热电偶是指国家标准规定了热电势与温度的关系、允许误差、统一的标准尺度的热电偶，有与其配套的显示器。 未标准化的热电偶不及使用范围或数量级标准化的热电偶，一般也没有统一的标度表，主要用于特殊情况下的测量。 标准化热电偶我国自1988年1月1日起，热电偶和热阻均按IEC国际标准生产，将s、b、e、k、r、j、t 7种标准化热电偶指定为中国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠且稳定地工作，在其结构中①构成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固②两个热电极相互绝缘，必须防止短路③补偿导线与热电偶自由端的连接必须简单可靠 3 .热电偶冷端的温度补偿，由于热电偶的材料一般是贵重的(特别是采用贵金属的情况)，因此从测温点到计量仪表的距离较远，为了节约热电偶的材料，降低成本，通常采用补偿导线将热电偶的冷端(自由端)延伸到比较稳定的温度控制室，并与计量仪表端子连接 必须指出，热电偶补偿导线的作用只是将热电偶的冷端子移动到控制室的仪表端子，不能消除冷端子的温度变化对测温的影响，不能进行补偿。 因此，为了补偿冷却温度t0&ne，还需要其他修正方法，对0℃下的测温产生影响。 使用热电偶补偿导线时，要注意形式一致，不能搞错极性，补偿导线和热电偶连接端的温度不得超过100℃。 二、热阻的应用原理热阻是中低温区zui中常用的温度检测器。 其主要特点是测量精度高，性能稳定。 其中铂热的电阻测度zui高，不仅在工业测温中，在标准标准仪器中也得到了广泛应用。 1 .测温电阻体的测温原理和材料测温电阻体是根据金属导体的电阻值随温度的增加而增加的特性进行温度测定的。 热电阻几乎都是纯金属材料制成的，现在大多使用zui的是铂和铜，除此之外，现在还开始用中值、镍、锰和铑等材料制造热电阻。 2 .热阻的结构(1)精通型热阻工业中常用的热阻感温元件(电阻体)的结构和特征如表2-1-11所示。 根据测温电阻体的测温原理，被测温度的变化直接通过测温电阻体的电阻值的变化来测量，因此测温电阻体的引线等各种引线电阻的变化对温度测量有影响。 (2)护套热阻体护套热阻体是组合了温感元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套筒的坚固的体，如图2-1-7所示，外径一般为&phi； 2~&phi； 8mm，zui小可达&phi； mm。 与普通型热阻体相比，具有体积小、内部无气隙、热惯性上测量滞后小的优点②机械性能好、耐振动、耐冲击③能弯曲、安装容易④寿命长。 (3)端面热阻端面热阻感温元件用经过特殊处理的电阻线材卷绕，与温度计端面紧密接触，其结构如图2-1-8所示。 这与一般的轴向热电阻体相比，能够更准确且迅速地反映被测量端面的实际温度，适用于测量金属和其他工件的端面温度。 (4)隔爆型热电阻隔板隔爆热电阻体通过特殊结构的端子箱，将该壳体内部的爆炸性混合气体因火花或电弧等的影响而产生的爆炸封闭在端子箱内，在生产现场不发生爆炸。 隔爆型热电阻体可用于Bla~B3c级区域有爆炸危险场所的温度测量。 3 .构成测温电阻体系统的测温电阻体系统一般由测温电阻体、连接线、显示器等构成。 ①测温电阻体与显示器的分度代号必须一致②为了消除连接导线电阻变化的影响，必须注意必须采用三线式连接法。 具体内容见本篇第三章。 (2)护套测温电阻体护套测温电阻体是组合了感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套筒的坚固的体，如图2-1-7所示，其外径一般为&phi； 2~&phi； 8mm，zui小可达&phi； mm。 与普通型热电阻相比，具有体积小、内部无气隙、热惯性上测量滞后小的优点②机械性能好、抗振动、抗冲击、③易弯曲、易安装④寿命长。 (3)端面热阻端面热阻感温元件用经过特殊处理的电阻线材卷绕，与温度计端面紧密接触，其结构如图2-1-8所示。 这与一般的轴向热电阻体相比，能够更准确且迅速地反映被测量端面的实际温度，适用于测量金属和其他工件的端面温度。 (4)隔爆型热电阻抗体通过特殊构造的端子箱，为了使其壳体内部的爆炸性混合气体接受火花或电弧等影响电阻抗体的隔断修理，改变电阻线的长度对电阻值产生影响，因此更换新电阻抗体较好，采用焊接修理时，焊接后验证合格后使用。

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