电气系统

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简介:
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。

工作原理:

金属膨 胀原理设计的传感器
金属在 环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传 感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。
双金属片式传感器
双金属 片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成,随着温度变化,材料A比另外 一种金属膨胀程度要高,引起金属片弯曲。弯曲的 曲率可以转换成一个输出信号。
双金属 杆和金属管传感器
随着温度升高,金属管(材料A)长度增加,而不膨胀钢杆(金属B)的长度并不增加,这样由于位置的改变,金属管 的线性膨胀就可以进行传递。反过来,这种线 性膨胀可以转换成一个输出信号。
液体和 气体的变形曲线设计的传感器
在温度变化时,液体和 气体同样会相应产生体积的变化。
多种类 型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化,这样产 生位置的变化输出(电位计、感应偏差、挡流板等等)。

电阻传感

金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。
对于不同金属来说,温度每变化一度,电阻值变化是不同的,而电阻 值又可以直接作为输出信号。
电阻共 有两种变化类型
正温度系数
温度升高 = 阻值增加
温度降低 = 阻值减少
负温度系数
温度升高 = 阻值减少
温度降低 = 阻值增加
 

热电偶传感

热电偶 由两个不同材料的金属线组成,在末端焊接在一起。再测出 不加热部位的环境温度,就可以 准确知道加热点的温度。由于它 必须有两种不同材质的导体,所以称之为热电偶。不同材 质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的 灵敏度也各不相同。热电偶 的灵敏度是指加热点温度变化1℃时,输出电位差的变化量。对于大 多数金属材料支撑的热电偶而言,这个数值大约在5~40微伏/℃之间。
由于热 电偶温度传 感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常 细的材料也能够做成温度传感器。也由于 制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细 微的测温元件有极高的响应速度,可以测 量快速变化的过程、

主要用途:
温度是 表征物体冷热程度的物理量,是工农 业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的 测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国 民经济的发展起到非常重要的作用。由于温 度测量的普遍性,温度传 感器的数量在各种传感器中居首位,约占50%。
温度传 感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的 特性都随温度的变化而变化,所以能 作温度传感器的材料相当多。温度传 感器随温度而引起物理参数变化的有:膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特 性及热噪声等等。随着生产的发展,新型温 度传感器还会不断涌现。
由于工 农业生产中温度测量的范围极宽,从零下 几百度到零上几千度,而各种 材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。
温度传 感器与被测介质的接触方式分为两大类:接触式和非接触式。接触式 温度传感器需要与被测介质保持热接触,使两者 进行充分的热交换而达到同一温度。这一类 传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触 式温度传感器无需与被测介质接触,而是通 过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器,以达到测温的目的。这一类 传感器主要有红外测温传感器。这种测 温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度(如慢速 行使的火车的轴承温度,旋转着 的水泥窑的温度)及热容量小的物体(如集成 电路中的温度分布)。

温度是 表征物体冷热程度的物理量,是工农 业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的 测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国 民经济的发展起到非常重要的作用。由于温 度测量的普遍性,温度传 感器的数量在各种传感器中居首位,约占50%。
温度传 感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的 特性都随温度的变化而变化,所以能 作温度传感器的材料相当多。温度传 感器随温度而引起物理参数变化的有:膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特 性及热噪声等等。随着生产的发展,新型温 度传感器还会不断涌现。
由于工 农业生产中温度测量的范围极宽,从零下 几百度到零上几千度,而各种 材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。
温度传 感器与被测介质的接触方式分为两大类:接触式和非接触式。接触式 温度传感器需要与被测介质保持热接触,使两者 进行充分的热交换而达到同一温度。这一类 传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触 式温度传感器无需与被测介质接触,而是通 过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器,以达到测温的目的。这一类 传感器主要有红外测温传感器。这种测 温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度(如慢速 行使的火车的轴承温度,旋转着 的水泥窑的温度)及热容量小的物体(如集成 电路中的温度分布)。

应用领域:
温度传感器 是开发较早,应用***广的一类传感器。温度传 感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初 人们开始利用温度进行测量。在半导 体技术的支持下,本世纪相继 开发了 半导体热电偶传感器、PN结温度 传感器和集成温度传感器。
  两种不同材质的导体,如在某 点互相连接在一起,对这个连接点加热,在它们 不加热的部位就会出现电位差。这个电 位差的数值与不加热部位测量点的温度有关,和这两 种导体的材质有关。这种现 象可以在很宽的温度范围内出现,如果******测量这个电位差,再测出不 加热部位的环境温度,就可以 准确知道加热点的温度。由于它 必须有两种不同材质的导体,所以称之为“热电偶”。不同材 质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度 也各不相同。
  热电偶 传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受 到环境干扰信号的影响,也容易 受到前置放大器温度漂移的影响,因此不 适合测量微小的温度变化。由于热电偶 温度传 感器的灵敏度与材料的粗细无关
 

 

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