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            有關溫度傳感器類型及其應用的權威指南

            來源: 作者: 發布日期:2021-05-26

                   在大多數情況下,我們需要監視精確的溫度,在某些情況下,我們需要精確的控制。從維護的角度了解溫度傳感器的類型時,我們會發現我們只需要考慮某些要點即可為過程選擇正確的傳感器。本文將指導您了解多種溫度傳感器類型,解釋其工作原理,并提供有關其應用的一些指導。

             
                   到目前為止,我們可能已經聽說過外部溫度傳感器。供應商知道簡單的解決方案是有賣的,因此他們創建了復雜的設備來簡化溫度監控。
             
                   無論如何,這些新設備會從我們的過程中獲取數據,例如管道的材料和厚度,環境溫度等。然后,他們使用特殊的算法為管道計算正確的溫度。
             
                   不幸的是,這些設備僅監視或控制管道中的溫度。目前,我們缺乏用于其他溫度應用的類似解決方案。
            有關溫度傳感器類型及其應用的權威指南
            溫度傳感器類型
                   我們是否知道幾乎每個電子設備都具有溫度傳感器?以智能手機為例。它可能在其集成電路上使用基于半導體的傳感器來監控手機遇到的溫度。
             
                   我們在市場上有大量不同類型的溫度傳感器,本文不勝枚舉。但是,在大多數過程應用中,確實有兩個特別突出:電阻溫度檢測器(RTD)和熱電偶。在您的一生中,我們可能至少與這兩個溫度傳感器接觸過一次。
                   
                   我們將從市場上的其他產品中進一步討論紅外傳感器和雙金屬傳感器。它們在流程自動化中的應用程序較少,但是您也應該對它們有所了解。
             
            讓我們從RTD開始。
             
            電阻溫度檢測器(RTD)
                   該傳感器作為非常精確的傳感器之一而贏得了良好的聲譽,可在各種應用中提供良好的精度。除此之外,它還將為我們提供出色的穩定性和可重復性。它是如何做到的?
             
                   該溫度傳感器通過檢測電流中的電阻來監視溫度。當溫度變化時,電阻將以不一致且可測量的方式變化。因此,傳感器可以將這些位移轉換為我們可以讀取的數字。
             
                   當我們擴展RTD時,通常供應商根據傳感器在零攝氏度時的電阻來指定傳感器。在市場上,許多傳感器的規格為100歐姆。這意味著在攝氏零度時,傳感器將讀取100歐姆的電阻。
             
            RTD的類型
                   當我們瀏覽市場時,我們看到了許多不同的類型。這些差異是如何產生的?好吧,讓我們從非常常用的三種傳感元素開始,例如鉑,鎳和銅。
             
            大多數行業認為鉑是RTD的非常佳元素,因為它在很寬的溫度范圍內都能提供穩定的電阻。鎳的范圍更有限,因為在攝氏150度后它不提供線性響應。
             
            非常后但并非非常不重要的一點是,我們有銅。這種材料可在整個測量范圍內提供非常線性的電阻變化。但是,我們不能使用超過150攝氏度的銅,因為傳感器會氧化。
             
            我們還可以找到行業中非常常見的RTD的不同構建類別,例如薄膜,繞線和線圈元件。對于某些應用,我們需要特殊的傳感器,例如碳電阻元件,用于超低水平的溫度測量。
             
            兩線,三線和四線的RTD傳感器
            當我們談論RTD時,我們知道電阻的變化表示溫度值成比例地變化。到現在為止還挺好,F在在這里,我們有一個小秘密。鉑金溫度傳感器并非完全由鉑金制成。通常在鉑傳感器中,傳感元件使用由不同(更便宜)的材料(例如銅)制成的電纜連接到變送器。
             
            確實是的。電纜的電阻值會改變來自傳感器元件的電阻值。在這里,我們具有電纜數量的重要性。這些電纜將補償電阻值,從而減少干擾。
             
            兩線制RTD將沒有這種補償,因此當我們只需要一個近似值時就使用兩線制RTD。大多數現場應用使用三線RTD。
             
            這種傳感器使用惠斯通電橋電路來補償變送器中的電阻偏移。當然,四線RTD將消除測量中的非常大壓降,從而減少其對誤差容限的貢獻。
             
            優點
            良好的線性度
            精度高
            穩定的響應(通?缍葹槊磕0.05%)。
             
            缺點
            自發熱
            低輸出電阻
            熱電偶
             
            現在,讓我們進入熱電偶領域!世界各地的行業都在使用這種通用的溫度測量解決方案,但是我們知道它是如何工作的嗎?
             
            熱電偶使用兩種不同的金屬來產生稱為“熱電效應”的現象。這意味著當溫度從熱電偶的一端到另一端不同時,傳感器會產生電壓。然后,設備將該電壓轉換為我們可以讀取的數字。
             
            現在,對于這種傳感器,我們需要一個參考表來解釋這些數字。參考表將根據您的傳感器測得的電壓告訴我們溫度,市場上每種類型的熱電偶都使用不同的表。因此,我們需要確保為熱電偶使用正確的表格。
             
            我們提供多種熱電偶。它們在耐用性,溫度范圍,耐化學性,抗振性和兼容性方面有所不同。他們還使用字母作為名稱,例如K或R型。讓我們檢查一下市場上非常常見的熱電偶的詳細信息。
             
            熱電偶的類型
            與RTDS相比,熱電偶的溫度測量范圍更大,成本可低三倍。但是,如果我們需要高精度和穩定性,那么我們就必須堅持使用RTD。如果我們不這樣做,那么其中之一可能適合我們的應用程序。
             
            K型熱電偶
            K型由鎳鉻和鎳鋁制成,由于它的準確性,可靠性和靈活性,可滿足廣泛的應用,因此可以稱雄。
             
            它的范圍從-270到1260攝氏度,延長線的覆蓋范圍是0到200攝氏度。它還具有+ -0.75%的精度和+ -0.4%的特殊誤差限制(SLE)。
             
            J型熱電偶
            J型使用鐵和康銅,并且比K型具有更小的溫度范圍和更短的高溫壽命。該溫度傳感器等級的溫度范圍為-210至760攝氏度,而延長線的范圍為0至200攝氏度。像K型一樣,標準準確度徘徊在0.75%左右,SLE徘徊在0.4%左右。
             
            T型熱電偶
            T型主要出現在低溫測量中。它使用銅和康銅,溫度范圍為-270至370攝氏度,延長線的范圍為0至200攝氏度。準確度和SLE與非常好個相同,分別為+ -0.75%和+ -0.4%。
             
            E型熱電偶
            與K型相比,E型熱電偶具有更好的精度和信號質量,并且具有良好的溫度測量范圍。使用鎳鉻和康斯坦康作為其材料,此傳感器的溫度范圍為-270至870攝氏度,而擴展電纜的范圍為0至200攝氏度。盡管它具有與其他三個相似的SLE,但其準確度為+ -0.5%。
             
            N型熱電偶
            N型熱電偶具有與K相似的精度和溫度范圍,盡管它的材料使用鎳鉻硅和鎳硅,因此比K更昂貴。該等級支持-270至1300攝氏度的范圍,并且使用相同的延伸電纜與其他情況一樣,為0到200攝氏度。準確度為+ -0.75%和SLE + -0.4%。
             
            S型熱電偶
            S型熱電偶具有較高的溫度范圍,具有較高的精度和穩定性。該等級由鉑和10%的銠制成,可覆蓋-50至1480攝氏度,延長線可覆蓋0至200攝氏度。精度為0.25%,SLE為0.1%,這代表了我們產品線中非常精確的傳感器之一。
             
            R型熱電偶
            R型熱電偶還可以測量不同應用中的高溫。它與S型金屬的區別僅在于銠的比例為13%,而不是10%。該品位范圍為-50到1480攝氏度,準確度為+ -0.25%,SLE為0.1%,就像S型。
             
            如果要查看一些較不常見的品種,可以在市場上找到許多類型的熱電偶。
             
            我們還有一篇關于閱讀熱電偶參考表的文章。
             
            熱電偶結
            熱電偶上結的構造也可以改變其功能和特性。
             
            接地:這種常見的連接方式是將護套和熱電偶焊接在一起,以在探頭尖端形成一個連接點。它對溫度變化的響應速度比未接地更快,但會吸收電路上的瞬態噪聲。
             
            不接地:此結具有礦物絕緣,可保護其免受瞬態噪聲的影響,但會減慢其響應時間。
             
            裸露:將熱電偶線焊接在一起可以使您將傳感器直接插入過程中,從而增加響應時間。但是,此傳感器可能會迅速退化或腐蝕。
             
            不接地不常見:此傳感器具有通過護套彼此絕緣的雙傳感器。它還將其元素彼此隔離。
             
            優點
            寬溫度范圍(0至1800°C)
            崎嶇
            成本效益
            缺點
            不如RTD穩定
            不如RTD準確
            尋找并購買合適的熱電偶
             
            紅外溫度傳感器
            我們已經在日常生活中看到了其中一種設備。超級市場通常使用高溫計來監視其冷凍箱的溫度。的紅外線溫度傳感器檢測由設備或材料發出的熱輻射。該設備具有非接觸式溫度測量的有用功能,這意味著我們可以從遠處檢查溫度。
             
            它是如何工作的?基本上,發射器內部的透鏡將熱輻射聚焦到檢測器上。檢測器將輻射功率轉換為電信號,并且變送器將在其顯示屏上以適當的單位顯示溫度。
             
            當然,我們需要知道發射率,或者您的設備或材料可以發射多少紅外能量,才能計算出溫度。因此,該設備具有材料及其發射率值的數據庫。它還可以在讀數中補償環境溫度。
             
            優點
            準確度高
            無干擾
            簡單而精確的測量
            電纜非常少
             
            缺點
            對液體無效
            昂貴的
            易碎易污染
            查找和購買合適的紅外溫度傳感器
             
            雙金屬溫度計
            金屬隨著溫度的變化而膨脹和收縮。雙金屬溫度計通過將機械位移轉換為我們可以讀取的數字來依靠此屬性來測量溫度。
             
            溫度傳感器由帶兩種不同金屬的條組成,當暴露于溫度變化時,金屬通常以鋼和銅的形式以不同的速率膨脹和收縮。通常以螺旋管的形式構建,材料的機械膨脹導致旋轉。雙金屬系統的一個點保持靜止,而另一側旋轉指針以指示溫度。
             
            優點
            簡單的
            強壯的
            便宜的
             
            缺點
            限制范圍(-80至400˚C)
            定期使用可能會導致變形
            熱敏電阻
            熱敏電阻是“熱敏電阻”,也稱為半導體傳感器。它通過測量電阻變化來監視熱量。我們根據電阻變化將其分為負溫度系數或正溫度系數(NTC或PTC)。
             
            醫療設備,汽車,烤面包機等使用熱敏電阻。
             
            優點
            快速的輸出響應
            靈敏度好
            引線電阻誤差非常小
             
            缺點
            范圍有限(-40至150攝氏度)
            非線性測量
            自發熱
             
            關于溫度測量的其他一切
            您可以在市場上找到更多的溫度傳感器,例如硅二極管,熱敏電阻等。但是對于儀器工程師的日;顒佣,非常重要的溫度測量設備是RTD和熱電偶。

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