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        溫度傳感器的工作原理

        時間:2020-07-15 09:26:36   作者:admin 點擊: 7 次

              溫度是一個根本的物理量,自然界中的一切進程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是較早開發,應用較廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始使用溫度進行丈量。在半導體技能的支持下,本世紀相繼開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應,根據波與物質的相互效果規則,相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。
              兩種不同原料的導體,如在某點互相連接在一起,對這個連接點加熱,在它們不加熱的部位就會呈現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位丈量點的溫度有關,和這兩種導體的原料有關。這種現象能夠在很寬的溫度規模內呈現,假如精確丈量這個電位差,再測出不加熱部位的環境溫度,就能夠精確知道加熱點的溫度。因為它必須有兩種不同原料的導體,所以稱之為熱電偶。不同原料做出的熱電偶使用于不同的溫度規模,它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度改變1℃時,輸出電位差的改變量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言,這個數值大約在5~40微伏/℃之間。
              熱電偶傳感器有自己的優點和缺陷,它靈敏度比較低,容易受到環境攪擾信號的影響,也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,因而不適合丈量細小的溫度改變。因為熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關,用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也因為制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種纖細的測溫元件有極高的響應速度,能夠丈量快速改變的進程。
              溫度傳感器是形形色色的各種傳感器中較為常用的一種,現代的溫度傳感器外形非常得小,這樣愈加讓它廣泛應用在生產實踐的各個領域中,也為我們的日子供給了很多的便利和功用。
              溫度傳感器有四種首要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩品種型。
              觸摸式溫度傳感器的檢測部分與被測方針有杰出的觸摸,又稱溫度計。
              溫度計通過傳導或對流達到熱平衡,從而使溫度計的示值能直接表明被測方針的溫度。一般丈量精度較高。在必定的測溫規模內,溫度計也可丈量物體內部的溫度分布。但對于運動體、小方針或熱容量很小的方針則會發生較大的丈量誤差,常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應用于工業、農業、商業等部分。在日常日子中人們也常常使用這些溫度計。跟著低溫技能在國防工程、空間技能、冶金、電子、食物、醫藥和石油化工等部分的廣泛應用和超導技能的研究,丈量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發展,如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、精確度高、復現性和穩定性好。使用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件,可用于丈量1.6~300K規模內的溫度。
               非觸摸式溫度傳感器的靈敏元件與被測方針互不觸摸,又稱非觸摸式測溫外表。這種外表可用來丈量運動物體、小方針和熱容量小或溫度改變迅速(瞬變)方針的表面溫度,也可用于丈量溫度場的溫度分布。[1]
              光纖溫度傳感器的根本工作原理是將來自光源的光通過光纖送入調制器,待測參數溫度與進入調制區的光相互效果后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位等)發生改變,稱為被調制的信號光。再通過光纖送入光探測器,經解調后,獲得被測參數。
              光纖溫度傳感器品種很多,但概括起來按其工作原理可分為功用型和傳輸型兩種。功用型光纖溫度傳感器是使用光纖的各種特性(相位、偏振、強度等)隨溫度改換的特色,進行溫度測定。這類傳感器盡管具有傳、感合一的特色,但也增加了增敏和去敏的困難。傳輸型光纖溫度傳感器的光纖僅僅起到光信號傳輸的效果,以避開測溫區域復雜的環境。對待測方針的調制功用是靠其他物理性質的靈敏元件來完成的。這類傳感器因為存在光纖與傳感頭的光耦合問題,增加了系統的復雜性,且對機械振動之類的攪擾比較靈敏。

         
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