溫度傳感器(temperature transducer)是能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心分,品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi),按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類(lèi)。
溫度傳感器有四種主要類(lèi)型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類(lèi)型
接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測(cè)分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸,又稱(chēng)溫度計(jì)。
溫度計(jì)通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡,從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。 般測(cè)量度較。在定的測(cè)溫范圍內(nèi),溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等 。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展,如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的種感溫元件,可用于測(cè)量1.6~300K范圍內(nèi)的溫度。
非接觸式
它的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸,又稱(chēng)非接觸式測(cè)溫儀表。這種儀表可用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對(duì)象的表面溫度,也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。
常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律,稱(chēng)為輻射測(cè)溫儀表。 輻射測(cè)溫法包括亮度法(見(jiàn)光學(xué)溫計(jì))、輻射法(見(jiàn)輻射溫計(jì))和比色法(見(jiàn)比色溫度計(jì))。各類(lèi)輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體(吸收輻射并不反射光的物體)所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度,則行材料表面發(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(zhǎng),而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)。在自動(dòng)化 中往往需要利用輻射測(cè)溫法來(lái)測(cè)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。在這些具體情況下,物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制,可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過(guò)儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度行相應(yīng)的修正,可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。典型的附加反射鏡是半反射鏡。中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半鏡反射回到表面而形成附加輻射,從而提有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率,ρ為反射鏡的反射率。 至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量,則可以用插入耐熱材料管至定深度以形成黑體空腔的方法。通過(guò)計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度(即介質(zhì)溫度)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度。
非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn):測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,因而對(duì)可測(cè)溫度原則上沒(méi)有限制。對(duì)于1800℃以上的溫,主要采用非接觸測(cè)溫方法。隨著紅外 的發(fā)展,輻射測(cè)溫 逐漸由可見(jiàn)光向紅外線(xiàn)擴(kuò)展,700℃以下直至常溫都已采用,且分辨率很。