标签: 温度传感器

一、适用于磁场中的传感器 温度传感器所暴露的最常见的恶劣环境可能是磁场。磁场会导致可逆的校准偏移，从而导致错误的温度测量。这种转变不是yong久性的，当磁场被移除时，传感器将返回到零磁场校准。电阻温度传感器在磁场中的作用wan全取决于所选择的特定电阻温度检测器（RTD）。 Cernox薄膜电阻传感器是用于磁场的推荐选择。Cernox传感器有多种封装，并且具有比碳玻璃更宽的温度范围。对于低于1K和低至50mK或更低的温度，氧化钌RTD是一个很好的选择。由于锗传感器的强磁阻和相关的定向效应，锗传感器在磁场中几乎没有用处。根据所需的精度，硅二极管可以在某些温度范围内有效使用（1T场中60K以上的误差＜0.5%）。然而，在安装二极管时必须特别小心，以确保结垂直于磁场，即电流平行于磁场。二极管具有很强的取向依赖性。 电容器非常适合在磁场环境中用作控制传感器。它们可以与另一种类型的传感器（Cernox™,碳玻璃、锗等）来控制温度。在磁场打开之前，使用另一个传感器设置温度。然后使用电容器完成控制。 二、适用于超高真空系统的传感器 在大多数超高真空系统中进行的烘烤过程可能会损坏温度传感器结构中使用的材料。即使传感器能够承受较高的烘烤温度，传感器的校准也可能发生变化。如果没有烘烤，传感器中的一些材料（例如Stycast®）也可能会作为泄漏干扰高真空。各种类型的环氧树脂和陶瓷可能会产生相当大的放气，其中一些材料无法在高温烘烤中幸存下来。采用适当的封装、二极管、Cernox, 铑铁和铂RTD可以容易地用于需要高温烘烤的超高真空系统中。 在超高真空环境中需要注意的具体因素有： 在这种环境中使用传感器之前，检查传感器的结构材料与超高真空的兼容性。这包括热润滑脂、环氧树脂和焊料（例如，由于蒸汽压力，Apiezon®N润滑脂不能在这些系统中使用）。 焊料可能不兼容。可能需要焊接。 低温电线使用的典型绝缘材料可能与高温烘烤和超高真空不兼容，原因是热额定值和放气。 ​

温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。 如果要进行可靠的温度测量，首先就需要选择正确的温度仪表，也就是温度传感器。其中热电偶、热敏电阻、铂电阻(RTD)和温度IC都是测试中zui常用的温度传感器。 以下是对热电偶和热敏电阻两种温度仪表的特点介绍。 1、热电偶 热电偶是温度测量中zui常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，也是zui便宜的。热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属A和金属B)构成，当热电偶一端受热时，热电偶电路中就有电势差。可用测量的电势差来计算温度。 不过，电压和温度间是非线性关系，温度由于电压和温度是非线性关系，因此需要为参考温度(Tref)作第二次测量，并利用测试设备软件或硬件在仪器内部处理电压-温度变换，以最终获得热偶温度(Tx)。Agilent34970A和34980A数据采集器均有内置的测量了运算能力。 简而言之，热电偶是zui简单和zui通用的温度传感器，但热电偶并不适合高精度的的测量和应用。 2、热敏电阻 热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是zui灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。 热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。 热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度，有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ，每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的 0.05℃误差。它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自热误差。 热敏电阻还有其自身的测量技巧。热敏电阻体积小是优点，它能很快稳定，不会造成热负载。不过也因此很不结实，大电流会造成自热。由于热敏电阻是一种电阻性器件，任何电流源都会在其上因功率而造成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因此要使用小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中，将导致yong久性的损坏。

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，是温度测量仪表的核心部分。 （一）按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 1、接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，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示被测对象的温度。一般测量精度较高。 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，广泛应用于工业、农业、商业等部门。 2、非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。 zui常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法、辐射法和比色法。 （二）按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。 1、热电阻 热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。 温度变化会造成大的阻值改变，因此它是zui灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。 2、热电偶 热电偶是温度测量中zui常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，也是zui便宜的。 温度传感器工作原理： 1、热电偶传感器工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端或冷端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。 2、电阻传感器工作原理 导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值推算出被测物体的温度，利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器 3、恒温器工作原理 恒温器是一种接触式温度传感器，由两种不同金属（如铝、铜、镍或钨）组成的双金属条组成。两种金属的线性膨胀系数的差异导致它们在受热时产生机械弯曲运动。 4、双金属恒温器工作原理 恒温器由两种热度不同的金属背靠背粘在一起组成。当天气寒冷时，触点闭合，电流通过恒温器。 当它变热时，一种金属比另一种金属膨胀得更多，粘合的双金属条向上（或向下）弯曲，打开触点，防止电流流动。有两种主要类型的双金属条，主要基于它们在受到温度变化时的运动。有在设定温度点对电触点产生瞬时“开/关”或“关/开”类型动作的“速动”类型，以及逐渐改变其位置的较慢“蠕变”类型随着温度的变化。

低温学是物理学的一个分支，处理极低温度的产生和影响。已经基于各种与温度相关的特性开发了低温温度传感器。常见的市售传感器包括电阻器，电容器，热电偶和诸如二极管或晶体管的半导体结器件。 主要标准级传感器对热和机械冲击非常敏感，因此不适合普通的实验室或工业温度测量。其他温度测量技术，例如气体，蒸汽压，声学，噪声和磁化率测温需要更大的努力来实施，或者它们严重限制系统设计。 温度范围 了解应用的温度范围至关重要。★端温度范围太低或太高都会损坏大多数传感器。传感器灵敏度还取决于温度，可能会限制传感器的有用范围。对于不同的温度应用，应考虑不同的传感器。用于液氦温度的传感器应用具有非常高的灵敏度和良好的分辨率，对于室温应用可能不需要相同的传感器。传感器连接的仪器非常重要。仪器的范围和分辨率可能会受到限制，具体取决于温度范围。 传感器灵敏度 温度传感器灵敏度测量温度变化时传感器信号的变化程度。不同的传感器在不同温度下具有不同的灵敏度。铂金传感器在较高温度下具有良好的灵敏度，但低于30开尔文。有机硅二极管型传感器灵敏度更好，约为1.4至475开尔文。 环境条件 诸如高真空，磁场，腐蚀性化学品或甚至辐射的环境因素可能限制一些传感器的有效性。磁场实验非常普遍。场依赖性是用于所述应用中的温度传感器的重要选择标准。 测量精度 在检查系统精度时，必须考虑传感器的精度和仪器的精度。传感器精度会随时间而变化。热循环将导致传感器移位。选择特定温度范围的传感器是★好的。传感器和仪器的校准是一种很好的做法。 传感器位置 如果传感器和应用环境处于相同的温度，则传感器的位置问题较小。不幸的是，在许多应用中并非如此。大多数应用中都存在温度梯度。将传感器放置在样品附近有助于防止传感器和样品之间的热量流动。

Pt100,就是说它的阻值在0度时为100欧姆，负200度时为18.52欧姆，200度时为175.86欧姆，800度时为375.70欧姆。 热电阻公式都是Rt=Ro(1+A*t+B*t*t);Rt=Ro 的形式，t表示摄氏温度，Ro是零摄氏度时的电阻值，A、B、C都是规定的系数，对于Pt100,Ro就等于100， Pt100 温度传感器的测量范围： -200℃～+850℃；允许偏差值△℃：A级±（0.15＋0.002│t│），B级±（0.30＋0.005│t│）；热响应时<30s；*小置入深度：热电阻的*小置入深度≥200mm； 允通电流≤5mA。另外，Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。 看到了？电流不能大于5mA，而电阻是随温度变化的，所以电压也要注意。 为了提高温度测量的准确性，应使用1V电桥电源、A/D转换器的5V参考电源要稳定在1mV级；在价格允许的情况下，Pt100传感器、A/D转换器和运放的线性度要高。同时，利用软件矫正其误差，可以使测得温度的精度在±0.2℃。 Pt100温度传感器的使用，Pt100温度传感器是一个模拟信号，它在实际应用中有二种形式：一种是不需要显示的主要采集到plc，这样的话在使用的时候就是只需要一块pt100的集成电路，要注意的是这个集成电路采集的不是电流信号是电阻值，pt100的集成电路（需要一个＋－12VDC电源提供工作电压）直接把采集到的电阻变为1-5VDC输入到plc，经过简单的+-*/计算就可以得到相应的温度值．（这样的形式可以同时采集多路），还有一种就是单独的一个pt100温度传感器（工作电源是24VDC），产生一个4-20MA的电流，然后再通过一个4-20MA电流电路板把4-20MA的电流变为1-5V电压，这个不一样的就是可以窜连一个电磁指示仪表，其他的基本一样就不作详细说明了． 应用范围 *轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测 温和控制。 *汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱 等。 *供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 ​