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温度传感器原理.doc

温度传感器原理

饶zhen
2017-09-01 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《温度传感器原理doc》,可适用于职业岗位领域

温度传感器使用范围广数量多居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下个阶段:传统的分立式温度传感器(含敏感元件)主要是能够进行非电量和电量之间转换。模拟集成温度传感器控制器。智能温度传感器。目前国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。温度传感器的分类温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类:一类是接触式温度传感器一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触通过热传导及对流原理达到热平衡这是的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象这种方法将会产生很大的误差。非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象也可测量温度场的温度分布但受环境的影响比较大。温度传感器的发展传统的分立式温度传感器热电偶传感器热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器它与被测对象直接接触不受中间介质的影响具有较高的精度测量范围广可从~进行连续测量,特殊的热电偶如金铁镍铬最低可测到钨铼最高可达。模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在世纪年代问世的它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等适合远距离测温不需要进行非线性校准外围电路简单。(光纤传感器光纤式测温原理光纤测温技术可分为两类:一是利用辐射式测量原理,光纤作为传输光通量的导体,配合光敏元件构成结构型传感器二是光纤本身就是感温部件同时又是传输光通量的功能型传感器。光纤挠性好、透光谱段宽、传输损耗低,无论是就地使用或远传均十分方便而且光纤直径小,可以单根、成束、Y型或阵列方式使用,结构布置简单且体积小。因此,作为温度计,适用的检测对象几乎无所不包,可用于其他温度计难以应用的特殊场合,如密封、高电压、强磁场、核辐射、严格防爆、防水、防腐、特小空间或特小工件等等。目前,光纤测温技术主要有全辐射测温法、单辐射测温法、双波长测温法及多波长测温等全辐射测温法全辐射测温法是测量全波段的辐射能量,由普朗克定律:测量中由于周围背景的辐射、测试距离、介质的吸收、发射及透过率等的变化都会严重影响准确度。同时辐射率也很难预知。但因该高温计的结构简单,使用操作方便,而且自动测量,测温范围宽,故在工业中一般作为固定目标的监控温度装置。该类光纤温度计测量范围一般在,,最大误差为。单辐射测温法由黑体辐射定律可知,物体在某温度下的单色辐射度是温度的单值函数,而且单色辐射度的增长速度较温度升高快得多,可以通过对于单辐射亮度的测量获得温度信息。在常用温度与波长范围内,单色辐射亮度用维恩公式表示:双波长测温法双波长测温法是利用不同工作波长的两路信号比值与温度的单值关系确定物体温度。两路信号的比值由下式给出:际应用时,测得R(T)后,通过查表获知温度T。同时,恰当地选择λ和λ,使被测物体在这两特定波段内,ε(λ,T)与ε(λ,T)近似相等,就可得到与辐射率无关的目标真实温度。这种方法响应快,不受电磁感应影响,抗干扰能力强。特别在有灰尘,烟雾等恶劣环境下,对目标不充满视场的运动或振动物体测温,优越性显著。但是,由于它假设两波段的发射率相等,这只有灰体才满足,因此在实际应用中受到了限制。该类仪器测温范围一般在,,准确度可达。多波长辐射测温法多波长辐射测温法是利用目标的多光谱辐射测量信息,经过数据处理得到真温和材料光谱发射率。考虑到多波长高温计有n个通道,其中第i个通道的输出信号Si可表示为:将式(),()中的任何一式与式()联合,便可通过拟合或解方程的方法求得温度T和光谱发射率。Coates,在年讨论了式()、()假设下多波长高温计数据拟合方法和精度问题。年Mansoor等总结了多波长高温计数据拟合方法和精度问题。该方法有很高的精度,目前欧共体及美国联合课题组的Hiernaut等人已研究出亚毫米级的波长高温计(图),用于,K真温的测量。哈尔滨工业大学研制成了棱镜分光的波长高温计,并用于烧蚀材料的真温测量。多波长高温计在辐射真温测量中已显出很大潜力,在高温,甚高温,特别是瞬变高温对象的真温测量方面,多波长高温计量是很有前途的仪器。该类仪器测温范围广,可用于,温度区真温的测量,准确度可达。结论光纤技术的发展,为非接触式测温在生产中的应用提供了非常有利的条件。光纤测温技术解决了许多热电偶和常规红外测温仪无法解决的问题。而在高温领域,光纤测温技术越来越显示出强大的生命力。全辐射测温法是测量全波段的辐射能量而得到温度,周围背景的辐射、介质吸收率的变化和辐射率εT的预测都会给测量带来困难,因此难于实现较高的精度。单辐射测温法所选波段越窄越好,可是带宽过窄会使探测器接收的能量变得太小,从而影响其测量准确度。多波长辐射测温法是一种很精确的方法,但工艺比较复杂,且造价高,推广应用有一定困难。双波长测温法采用波长窄带比较技术,克服了上述方法的诸多不足,在非常恶劣的条件下,如有烟雾、灰尘、蒸汽和颗粒的环境中,目标表面发射率变化的条件下,仍可获得较高的精度半导体吸收式光纤温度传感器是一种传光型光纤温度传感器。所谓传光型光纤温度传感器是指在光纤传感系统中光纤仅作为光波的传输通路而利用其它如光学式或机械式的敏感元件来感受被测温度的变化。这种类型主要使用数值孔径和芯径大的阶跃型多模光纤。由于它利用光纤来传输信号因此它也具有光纤传感器的电绝缘、抗电磁干扰和安全防爆等优点适用于传统传感器所不能胜任的测量场所。在这类传感器中半导体吸收式光纤温度传感器是研究得比较深入的一种。半导体吸收式光纤温度传感器由一个半导体吸收器、光纤、光发射器和包括光探测器的信号处理系统等组成。它体积小灵敏度高工作可靠容易制作而且没有杂散光损耗。因此应用于象高压电力装置中的温度测量等一些特别场合中是十分有价值的。B半导体吸收式光纤温度传感器的测温原理半导体吸收式光纤温度传感器是利用了半导体材料的吸收光谱随温度变化的特性实现的。根据的研究在~K温度范围内半导体的禁带宽度能量Eg与温度T的关系为"智能温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在世纪年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、AD传感器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量适配各种微控制器(MCU)并且可通过软件来实现测试功能即智能化取决于软件的开发水平。数字温度传感器。随着科学技术的不断进步与发展温度传感器的种类日益繁多数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和AD转换器的弊端等优点被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。其中比较有代表性的数字温度传感器有DS、MAX、DS、MAX等。一、DS的工作原理、DS的主要特点DS是一种低价位、低功耗的三总线式数字温度传感器其主要特点如表所示。、DS的内部结构数字温度传感器DS有管脚mSOP封装和管脚SOIC封装两种其引脚排列如图所示。它由四个主要部分组成:精密温度传感器、模数转换器、SPI三线接口电子器件和数据寄存器其内部结构如图所示。开始供电时DS处于能量关闭状态供电之后用户通过改变寄存器分辨率使其处于连续转换温度模式或者单一转换模式。在连续转换模式下DS连续转换温度并将结果存于温度寄存器中读温度寄存器中的内容不影响其温度转换在单一转换模式DS执行一次温度转换结果存于温度寄存器中然后回到关闭模式这种转换模式适用于对温度敏感的应用场合。在应用中用户可以通过程序设置分辨率寄存器来实现不同的温度分辨率其分辨率有位、位、位、位或位五种对应温度分辨率分别为、、、或温度转换结果的默认分辨率为位。DS有摩托罗拉串行接口和标准三线接口两种通信接口用户可以通过SERMODE管脚选择通信标准。、DS温度操作方法传感器DS将温度转换成数字量后以二进制的补码格式存储于温度寄存器中通过SPI或者三线接口温度寄存器中地址H和H中的数据可以被读出。输出数据的地址如表所示输出数据的二进制形式与十六进制形式的精确关系如表所示。在表中假定DS配置为位分辨率。数据通过数字接口连续传送MSB(最高有效位)首先通过SPI传输LSB(最低有效位)首先通过三线传输。、DS的工作程序DS的所有的工作程序由SPI接口或者三总线通信接口通过选择状态寄存器位置适合的地址来完成。表为寄存器的地址表格说明了DS两个寄存器(状态和温度)的地址。SHOT是单步温度转换位SD是关闭断路位。如果SD位为“”则不进行连续温度转换SHOT位写入“”时DS执行一次温度转换并且把结果存在温度寄存器的地址位h(LSB)和h(MSB)中完成温度转换后SHOT自动清“”。如果SD位是“”则进入连续转换模式DS将连续执行温度转换并且将全部的结果存入温度寄存器中。虽然写到SHOT位的数据被忽略但是用户还是对这一位有读写访问权限。如果把SD改为“”进行中的转换将继续进行直至完成并且存储结果然后装置将进入低功率关闭模式。传感器上电时默认SHOT位为“”。RRR为温度分辨率位如表所示(x=任意值)。用户可以读写访问RR和R位上电默认状态时R=“”R=“”R=“”(位转换)。此时通信口保持有效用户对SD位有读写访问权限并且其默认值是“”(关闭模式)。二、智能温度传感器DSB的原理与应用DSB是美国DALLAS半导体公司继DS之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现,位的数字值读数方式。可以分别在ms和ms内完成位和位的数字量并且从DSB读出的信息或写入DSB的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线总线本身也可以向所挂接的DSB供电而无需额外电源。因而使用DSB可使系统结构更趋简单可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS有了很大的改进给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。DSB的内部结构DSB采用脚PR封装或脚SOIC封装其内部结构框图如图所示。()b闪速ROM的结构如下:开始位是产品类型的编号接着是每个器件的惟一的序号共有位最后位是前位的CRC校验码这也是多个DSB可以采用一线进行通信的原因。()非易市失性温度报警触发器TH和TL可通过软件写入用户报警上下限。()高速暂存存储器DSB温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的ERAM。后者用于存储THTL值。数据先写入RAM经校验后再传给ERAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第个字节他的内容用于确定温度值的数字转换分辨率DSB工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下:低位一直都是TM是测试模式位用于设置DSB在工作模式还是在测试模式。在DSB出厂时该位被设置为用户不要去改动R和R决定温度转换的精度位数即是来设置分辨率如表所示(DSB出厂时被设置为位)。由表可见设定的分辨率越高所需要的温度数据转换时间就越长。因此在实际应用中要在分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存存储器除了配置寄存器外还有其他个字节组成其分配如下所示。其中温度信息(第字节)、TH和TL值第字节、第,字节未用表现为全逻辑第字节读出的是前面所有个字节的CRC码可用来保证通信正确。当DSB接收到温度转换命令后开始启动转换。转换完成后的温度值就以位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第字节。单片机可通过单线接口读到该数据读取时低位在前高位在后数据格式以LSB形式表示。温度值格式如下:对应的温度计算:当符号位S=时直接将二进制位转换为十进制当S=时先将补码变换为原码再计算十进制值。表是对应的一部分温度值。DSB完成温度转换后就把测得的温度值与THTL作比较若T>TH或T<TL,则将该器件内的告警标志置位并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此可用多只DSB同时测量温度并进行告警搜索。()CRC的产生在bROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码(CRC)。主机根据ROM的前位来计算CRC值并和存入DSB中的CRC值做比较以判断主机收到的ROM数据是否正确。DSB的测温原理DSB的测温原理如图所示图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小〔〕用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入图中还隐含着计数门当计数门打开时DSB就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定每次测量前首先将所对应的基数分别置入减法计数器和温度寄存器中减法计数器和温度寄存器被预置在所对应的一个基数值。减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数当减法计数器的预置值减到时温度寄存器的值将加减法计数器的预置将重新被装入减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数如此循环直到减法计数器计数到时停止温度寄存器值的累加此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用于修正减法计数器的预置值只要计数门仍未关闭就重复上述过程直至温度寄存器值达到被测温度值这就是DSB的测温原理。另外由于DSB单线通信功能是分时完成的他有严格的时隙概念因此读写时序很重要。系统对DSB的各种操作必须按协议进行。操作协议为:初始化DSB(发复位脉冲)发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。一、温度传感器热电偶的应用原理温度传感器热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:测量精度高。因温度传感器热电偶直接与被测对象接触不受中间介质的影响。测量范围广。常用的温度传感器热电偶从~均可边续测量某些特殊温度传感器热电偶最低可测到(如金铁镍铬)最高可达(如钨铼)。构造简单使用方便。温度传感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成而且不受大小和开头的限制外有保护套管用起来非常方便。(温度传感器热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来构成一个闭合回路如图所示。当导体A和B的两个执着点和之间存在温差时两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。(温度传感器热电偶的种类及结构形成(()温度传感器热电偶的种类常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。所调用标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶一般也没有统一的分度表主要用于某些特殊场合的测量。标准化温度传感器热电偶我国从年月日起温度传感器热电偶和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生产并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化温度传感器热电偶为我国统一设计型温度传感器热电偶。()温度传感器热电偶的结构形式为了保证温度传感器热电偶可靠、稳定地工作对它的结构要求如下:组成温度传感器热电偶的两个热电极的焊接必须牢固两个热电极彼此之间应很好地绝缘以防短路补偿导线与温度传感器热电偶自由端的连接要方便可靠保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。(温度传感器热电偶冷端的温度补偿由于温度传感器热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)而测温点到仪表的距离都很远为了节省热电偶材料降低成本通常采用补偿导线把温度传感器热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内连接到仪表端子上。必须指出温度传感器热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极使温度传感器热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响不起补偿作用。因此还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t时对测温的影响。在使用温度传感器热电偶补偿导线时必须注意型号相配极性不能接错补偿导线与温度传感器热电偶连接端的温度不能超过。二、温度传感器热电阻的应用原理温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的它不仅广泛应用于工业测温而且被制成标准的基准仪。(温度传感器热电阻测温原理及材料温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成目前应用最多的是铂和铜此外现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。(温度传感器热电阻的结构()精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表。从温度传感器热电阻的测温原理可知被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的因此温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。()铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体如图所示它的外径一般为φ~φmm最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比它有下列优点:体积小内部无空气隙热惯性上测量滞后小机械性能好、耐振抗冲击能弯曲便于安装使用寿命长。()端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制紧贴在温度计端面其结构如图所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比能更正确和快速地反映被测端面的实际温度适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。()隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~Bc级区内具有爆炸危险场所的温度测量。(温度传感器热电阻测温系统的组成温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致为了消除连接导线电阻变化的影响必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。()铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体如图所示它的外径一般为φ~φmm最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比它有下列优点:体积小内部无空气隙热惯性上测量滞后小机械性能好、耐振抗冲击能弯曲便于安装使用寿命长。()端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制紧贴在温度计端面其结构如图所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比能更正确和快速地反映被测端面的实际温度适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。()隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值为此更换新的电阻体为好若采用焊接修理焊后要校验合格后才能使用温度传感器是工业生产中最常见的一种传感器。它将物体的温度转化为电信号输出它具有结构简单测量范围宽稳定性好、精度高等优点。不同的温度传感器制作方法不同常见的有热敏电阻、热电偶和集成型产品。其发展大体经历了从分体式、模拟集成到智能型阶段。现在的温度传感器不仅温度信号输出还可以集成湿度测量信号输出也由原来的单一信号变成多样化的输出形式可以进行远距离通信数据可以根据需要进行记录、上限报警和自控控制等多种功能。热电偶有标准热电偶和非标准热电偶两种标准热电偶严格遵循热电势与温度之前的关系并有统一的分度号其误差也在允许范围之内。非标准热电偶通常是根据特殊测量需要制作而成的它没有测量范围上没有统一的标准也没有分度号。热电阻用得最多的当属铂电阻和铜热电阻铂电阻测量温度范围更大精度更高。铂电阻和铜热电阻其电阻和温度变化值都有统一的标准。Rt=Rα(tt)它只跟初始温度和材料温度系数有关。现在用的智能集成型温度传感器采用单片机技术里面装有多位模数信号转换器其测量精度更高分辨力更是高达度里面还可以集成日历时钟实现多种测量模式之间切换输出更具规范化和标准化可以有效抑制周围环境对温度信号输出的干扰使得测量值更加精确。温度传感器输出的温度不是待测物现在的温度通常会有一定的误差。对于需要精确测量的场合需选用响应速度更快的传感器。在测量过程要保护要探头探头的寿命远远低于整个测量系统的寿命当输出不正确的时候要及时更换。在响应时间要求不高的场合可以用专用套管将探头包裹起来主要可以延长探头的使用时间不过这样会影响测量精度两者之间需权衡好。很多热敏电阻表面都有涂敷层要保护涂敷层不被损坏涂敷层具有传温和保护里面元件的作用可以防潮防腐蚀。外部测温元件的电阻变化导致内部电流改变检测出温度大小。一、温度传感器热电阻的应用原理温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的它不仅广泛应用于工业测温而且被制成标准的基准仪。(温度传感器热电阻测温原理及材料温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成目前应用最多的是铂和铜此外现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。(温度传感器热电阻的结构()精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表。从温度传感器热电阻的测温原理可知被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的因此温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制有关具体内容参见本篇第三章第一节()铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体如图所示它的外径一般为φ~φmm最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比它有下列优点:体积小内部无空气隙热惯性上测量滞后小机械性能好、耐振抗冲击能弯曲便于安装使用寿命长。()端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制紧贴在温度计端面其结构如图所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比能更正确和快速地反映被测端面的实际温度适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。()隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~Bc级区内具有爆炸危险场所的温度测量。(温度传感器热电阻测温系统的组成温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致为了消除连接导线电阻变化的影响必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。()铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体如图所示它的外径一般为φ~φmm最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比它有下列优点:体积小内部无空气隙热惯性上测量滞后小机械性能好、耐振抗冲击能弯曲便于安装使用寿命长。()端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制紧贴在温度计端面其结构如图所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比能更正确和快速地反映被测端面的实际温度适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。()隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值为此更换新的电阻体为好若采用焊接修理焊后要校验合格后才能使用随着时代的发展科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门越来越需要采用湿度传感器对产品质量的要求越业越高对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。湿度传感器产品及湿度测量属于年代兴起的行业。如何使用好湿度传感器如何判断湿度传感器的性能这对一般用户来讲仍是一件较为复杂的技术问题。下列此文供大家参考。一、湿度传感器的分类及感湿特点湿度传感器分为电阻式和电容式两种产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后元件的阻抗、介质常数发生很大的变化从而制成湿敏元件。国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一质量价格都相差较大用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点:、精度和长期稳定性湿度传感器的精度应达到~RH达不到这个水平很难作为计量器具使用湿度传感器要达到~RH的精度是比较困难的通常产品资料中给出的特性是在常温()和洁净的气体中测量的。在实际使用中由于尘土、油污及有害气体的影响使用时间一长会产生老化精度下降湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断一般说来长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题年漂移量控制在RH水平的产品很少一般都在左右甚至更高。、湿度传感器的温度系数湿敏元件除对环境湿度敏感外对温度亦十分敏感其温度系数一般在~RH范围内而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下其温度系数又有差别。温漂非线性这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果非线性的温漂往往补偿不出较好的效果只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在以上正常工作。、湿度传感器的供电金属氧化物陶瓷高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时会导致性能变化甚至失效所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。、互换性目前湿度传感器普遍存在着互换性差的现象同一型号的传感器不能互换严重影响了使用效果给维修、调试增加了困难有些厂家在这方面作出了种种努力(但互换性仍很差)取得了较好效果。、湿度校正校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可而湿度的标定标准较难实现干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的精度无法保证因其要求环境条件非常严格一般情况(最好在湿度环境适合的条件下)在缺乏完善的检定设备时通常用简单的饱和盐溶液检定法并测量其温度。二、对湿度传感器性能作初步判断的几种方法在湿度传感器实际标定困难的情况下可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查。、一致性判定同一类型同一厂家的湿度传感器产品最好一次购买两支以上越多越说明问题放在一起通电比较检测输出值在相对稳定的条件下观察测试的一致性。若进一步检测可在h内间隔一段时间记录一天内一般都有高、中、低种湿度和温度情况可以较全面地观察产品的一致性和稳定性包括温度补偿特性。、用嘴呵气或利用其它加湿手段对传感器加湿观察其灵敏度、重复性、升湿脱湿性能以及分辨率产品的最高量程等。、对产品作开盒和关盒两种情况的测试。比较是否一致观察其热效应情况。、对产品在高温状态和低温状态(根据说明书标准)进行测试并恢复到正常状态下检测和实验前的记录作比较考查产品的温度适应性并观察产品的一致性情况。产品的性能最终要依据质检部门正规完备的检测手段。利用饱和盐溶液作标定也可使用名牌产品作比对检测产品还应进行长期使用过程中的长期标定才能较全面地判断湿度传感器的质量。三、对市场上湿度传感器产品的几点分析国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品电容式湿敏元件较为多见感湿材料种类主要为高分子聚合物氯化锂和金属氧化物。电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、线性度好、较稳定国外有些产品还具备高温工作性能。但是达到上述性能的产品多为国外名牌价格都较昂贵。市场上出售的一些电容式湿敏元件低价产品往往达不到上述水平线性度、一致性和重复性都不甚理想RH以下RH以上感湿段变形严重。有些产品采用单片机补偿修正使湿度出现"阶跃"性的跳跃使精度降低出现一致性差、线性差的缺点。无论高档次或低档次的电容式湿敏元件长期稳定性都不理想多数长期使用漂移严重湿敏电容容值变化为pF级RH的变化不足pF容值的漂移改变往往引起几十RH的误差大多数电容式湿敏元件不具备以上温度下工作的性能往往失效和损坏。电容式湿敏元件抗腐蚀能力也较欠缺往往对环境的洁净度要求较高有的产品还存在光照失效、静电失效等现象金属氧化物为陶瓷湿敏电阻具有湿敏电容相同的优点但尘埃环境下陶瓷细孔被封堵元件就会失效往往采用通电除尘的方法来处理但效果不够理想且在易燃易爆环境下不能使用氧化铝感湿材料无法克服其表面结构"天然老化"的弱点阻抗不稳定金属氧物陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。氯化锂湿敏电阻具有最突出的优点是长期稳定性极强因此通过严格的工艺制作制成的仪表和传感器产品可以达到较高的精度稳定性强是产品具备良好的线性度、精密度及一致性是长期使用寿命的可靠保证。氯化锂湿敏元件的长期稳定性其它感湿材料尚无法取代。

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