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      有关温度传感器类型及其应用的权威指南

      来源: 作者: 发布日期:2021-05-26

             在大多数情况下,我们需要监视精确的温度,在某些情况下,我们需要精确的控制。从维护的角度了解温度传感器的类型时,我们会发现我们只需要考虑某些要点即可为过程选择正确的传感器。本文将指导您了解多种温度传感器类型,解释其工作原理,并提供有关其应用的一些指导。

       
             到目前为止,我们可能已经听说过外部温度传感器。供应商知道简单的解决方案是有卖的,因此他们创建了复杂的设备来简化温度监控。
       
             无论如何,这些新设备会从我们的过程中获取数据,例如管道的材料和厚度,环境温度等。然后,他们使用特殊的算法为管道计算正确的温度。
       
             不幸的是,这些设备仅监视或控制管道中的温度。目前,我们缺乏用于其他温度应用的类似解决方案。
      有关温度传感器类型及其应用的权威指南
      温度传感器类型
             我们是否知道几乎每个电子设备都具有温度传感器?以智能手机为例。它可能在其集成电路上使用基于半导体的传感器来监控手机遇到的温度。
       
             我们在市场上有大量不同类型的温度传感器,本文不胜枚举。但是,在大多数过程应用中,确实有两个特别突出:电阻温度检测器(RTD)和热电偶。在您的一生中,我们可能至少与这两个温度传感器接触过一次。
             
             我们将从市场上的其他产品中进一步讨论红外传感器和双金属传感器。它们在流程自动化中的应用程序较少,但是您也应该对它们有所了解。
       
      让我们从RTD开始。
       
      电阻温度检测器(RTD)
             该传感器作为非常精确的传感器之一而赢得了良好的声誉,可在各种应用中提供良好的精度。除此之外,它还将为我们提供出色的稳定性和可重复性。它是如何做到的?
       
             该温度传感器通过检测电流中的电阻来监视温度。当温度变化时,电阻将以不一致且可测量的方式变化。因此,传感器可以将这些位移转换为我们可以读取的数字。
       
             当我们扩展RTD时,通常供应商根据传感器在零摄氏度时的电阻来指定传感器。在市场上,许多传感器的规格为100欧姆。这意味着在摄氏零度时,传感器将读取100欧姆的电阻。
       
      RTD的类型
             当我们浏览市场时,我们看到了许多不同的类型。这些差异是如何产生的?好吧,让我们从非常常用的三种传感元素开始,例如铂,镍和铜。
       
      大多数行业认为铂是RTD的非常佳元素,因为它在很宽的温度范围内都能提供稳定的电阻。镍的范围更有限,因为在摄氏150度后它不提供线性响应。
       
      非常后但并非非常不重要的一点是,我们有铜。这种材料可在整个测量范围内提供非常线性的电阻变化。但是,我们不能使用超过150摄氏度的铜,因为传感器会氧化。
       
      我们还可以找到行业中非常常见的RTD的不同构建类别,例如薄膜,绕线和线圈元件。对于某些应用,我们需要特殊的传感器,例如碳电阻元件,用于超低水平的温度测量。
       
      两线,三线和四线的RTD传感器
      当我们谈论RTD时,我们知道电阻的变化表示温度值成比例地变化。到现在为止还挺好。现在在这里,我们有一个小秘密。铂金温度传感器并非完全由铂金制成。通常在铂传感器中,传感元件使用由不同(更便宜)的材料(例如铜)制成的电缆连接到变送器。
       
      确实是的。电缆的电阻值会改变来自传感器元件的电阻值。在这里,我们具有电缆数量的重要性。这些电缆将补偿电阻值,从而减少干扰。
       
      两线制RTD将没有这种补偿,因此当我们只需要一个近似值时就使用两线制RTD。大多数现场应用使用三线RTD。
       
      这种传感器使用惠斯通电桥电路来补偿变送器中的电阻偏移。当然,四线RTD将消除测量中的非常大压降,从而减少其对误差容限的贡献。
       
      优点
      良好的线性度
      精度高
      稳定的响应(通?缍任磕0.05%)。
       
      缺点
      自发热
      低输出电阻
      热电偶
       
      现在,让我们进入热电偶领域!世界各地的行业都在使用这种通用的温度测量解决方案,但是我们知道它是如何工作的吗?
       
      热电偶使用两种不同的金属来产生称为“热电效应”的现象。这意味着当温度从热电偶的一端到另一端不同时,传感器会产生电压。然后,设备将该电压转换为我们可以读取的数字。
       
      现在,对于这种传感器,我们需要一个参考表来解释这些数字。参考表将根据您的传感器测得的电压告诉我们温度,市场上每种类型的热电偶都使用不同的表。因此,我们需要确保为热电偶使用正确的表格。
       
      我们提供多种热电偶。它们在耐用性,温度范围,耐化学性,抗振性和兼容性方面有所不同。他们还使用字母作为名称,例如K或R型。让我们检查一下市场上非常常见的热电偶的详细信息。
       
      热电偶的类型
      与RTDS相比,热电偶的温度测量范围更大,成本可低三倍。但是,如果我们需要高精度和稳定性,那么我们就必须坚持使用RTD。如果我们不这样做,那么其中之一可能适合我们的应用程序。
       
      K型热电偶
      K型由镍铬和镍铝制成,由于它的准确性,可靠性和灵活性,可满足广泛的应用,因此可以称雄。
       
      它的范围从-270到1260摄氏度,延长线的覆盖范围是0到200摄氏度。它还具有+ -0.75%的精度和+ -0.4%的特殊误差限制(SLE)。
       
      J型热电偶
      J型使用铁和康铜,并且比K型具有更小的温度范围和更短的高温寿命。该温度传感器等级的温度范围为-210至760摄氏度,而延长线的范围为0至200摄氏度。像K型一样,标准准确度徘徊在0.75%左右,SLE徘徊在0.4%左右。
       
      T型热电偶
      T型主要出现在低温测量中。它使用铜和康铜,温度范围为-270至370摄氏度,延长线的范围为0至200摄氏度。准确度和SLE与非常好个相同,分别为+ -0.75%和+ -0.4%。
       
      E型热电偶
      与K型相比,E型热电偶具有更好的精度和信号质量,并且具有良好的温度测量范围。使用镍铬和康斯坦康作为其材料,此传感器的温度范围为-270至870摄氏度,而扩展电缆的范围为0至200摄氏度。尽管它具有与其他三个相似的SLE,但其准确度为+ -0.5%。
       
      N型热电偶
      N型热电偶具有与K相似的精度和温度范围,尽管它的材料使用镍铬硅和镍硅,因此比K更昂贵。该等级支持-270至1300摄氏度的范围,并且使用相同的延伸电缆与其他情况一样,为0到200摄氏度。准确度为+ -0.75%和SLE + -0.4%。
       
      S型热电偶
      S型热电偶具有较高的温度范围,具有较高的精度和稳定性。该等级由铂和10%的铑制成,可覆盖-50至1480摄氏度,延长线可覆盖0至200摄氏度。精度为0.25%,SLE为0.1%,这代表了我们产品线中非常精确的传感器之一。
       
      R型热电偶
      R型热电偶还可以测量不同应用中的高温。它与S型金属的区别仅在于铑的比例为13%,而不是10%。该品位范围为-50到1480摄氏度,准确度为+ -0.25%,SLE为0.1%,就像S型。
       
      如果要查看一些较不常见的品种,可以在市场上找到许多类型的热电偶。
       
      我们还有一篇关于阅读热电偶参考表的文章。
       
      热电偶结
      热电偶上结的构造也可以改变其功能和特性。
       
      接地:这种常见的连接方式是将护套和热电偶焊接在一起,以在探头尖端形成一个连接点。它对温度变化的响应速度比未接地更快,但会吸收电路上的瞬态噪声。
       
      不接地:此结具有矿物绝缘,可;て涿馐芩蔡肷挠跋,但会减慢其响应时间。
       
      裸露:将热电偶线焊接在一起可以使您将传感器直接插入过程中,从而增加响应时间。但是,此传感器可能会迅速退化或腐蚀。
       
      不接地不常见:此传感器具有通过护套彼此绝缘的双传感器。它还将其元素彼此隔离。
       
      优点
      宽温度范围(0至1800°C)
      崎岖
      成本效益
      缺点
      不如RTD稳定
      不如RTD准确
      寻找并购买合适的热电偶
       
      红外温度传感器
      我们已经在日常生活中看到了其中一种设备。超级市场通常使用高温计来监视其冷冻箱的温度。的红外线温度传感器检测由设备或材料发出的热辐射。该设备具有非接触式温度测量的有用功能,这意味着我们可以从远处检查温度。
       
      它是如何工作的?基本上,发射器内部的透镜将热辐射聚焦到检测器上。检测器将辐射功率转换为电信号,并且变送器将在其显示屏上以适当的单位显示温度。
       
      当然,我们需要知道发射率,或者您的设备或材料可以发射多少红外能量,才能计算出温度。因此,该设备具有材料及其发射率值的数据库。它还可以在读数中补偿环境温度。
       
      优点
      准确度高
      无干扰
      简单而精确的测量
      电缆非常少
       
      缺点
      对液体无效
      昂贵的
      易碎易污染
      查找和购买合适的红外温度传感器
       
      双金属温度计
      金属随着温度的变化而膨胀和收缩。双金属温度计通过将机械位移转换为我们可以读取的数字来依靠此属性来测量温度。
       
      温度传感器由带两种不同金属的条组成,当暴露于温度变化时,金属通常以钢和铜的形式以不同的速率膨胀和收缩。通常以螺旋管的形式构建,材料的机械膨胀导致旋转。双金属系统的一个点保持静止,而另一侧旋转指针以指示温度。
       
      优点
      简单的
      强壮的
      便宜的
       
      缺点
      限制范围(-80至400˚C)
      定期使用可能会导致变形
      热敏电阻
      热敏电阻是“热敏电阻”,也称为半导体传感器。它通过测量电阻变化来监视热量。我们根据电阻变化将其分为负温度系数或正温度系数(NTC或PTC)。
       
      医疗设备,汽车,烤面包机等使用热敏电阻。
       
      优点
      快速的输出响应
      灵敏度好
      引线电阻误差非常小
       
      缺点
      范围有限(-40至150摄氏度)
      非线性测量
      自发热
       
      关于温度测量的其他一切
      您可以在市场上找到更多的温度传感器,例如硅二极管,热敏电阻等。但是对于仪器工程师的日;疃,非常重要的温度测量设备是RTD和热电偶。

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