溫度感測器的應用及原理是什麼？

溫度感測器的應用及原理是什麼？

溫度感測器的應用於工業、電子產品、生物醫學以及航天航空等領域。

電子產品在我們生活中使用最普遍。熱敏電阻感測器就是其中的霸主地位。熱敏電阻原理利用半導體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性製成的溫度感測器。半導體具有的特性有伏安特性和溫度特性，其特點靈敏度高，體積和熱慣性小，化學穩定性好機械性能強。缺點就是復現性和互換性差和非線性嚴重。

工業中應用的最多的是熱電阻和熱電偶。熱電偶的工作原理把兩種不同的導體或者半導體連接成一個閉合迴路，將它們兩個節點分別置於不同溫度的熱源中，則在迴路中產生熱電動勢，即熱電效應。熱電勢的產生有兩部分組成，接觸電勢和溫差電勢。使用過程中注意補償導線的配套使用，標準化熱電偶K型、S型、E型等，並且熱電偶一般使用在溫度600℃以上工作。

熱電阻的工作原理利用導體的電阻值隨溫度的變化而改變的性質工作。常見的熱電阻有鉑熱電阻(PT10 PT100 PT1000)和銅熱電阻(Cu50)，一般情況下熱電阻採用的都是三線制，而且熱電阻的工作溫度(_200℃～600℃)。

熱電偶熱電阻測溫應用原理

熱電偶測溫的應用原理

熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。其優點是：

①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

②測量範圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。

③構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

1．熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合迴路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在迴路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。

2．熱電偶的種類及結構形成

（1）熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關係、允許誤差、並有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀錶可供選用。非標準化熱電偶在使用範圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統一的分度表，主要用於某些特殊場合的測量。標準化熱電偶

我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，並指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

(2)熱電偶的結構形式 為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：

① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③ 補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

3．熱電偶冷端的溫度補償

由於熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是採用貴 金屬時），而測溫點到儀錶的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常採用補償導線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀錶端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀錶端子上，它本身並不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需採用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

溫度測量儀錶的分類

溫度測量儀錶按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀錶測溫儀錶比較簡單、可靠，測量精度較高；但因測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交金剛，幫需要一定的時間才能達到熱平衡，所以存在測溫的延遲現象，同時受耐高溫材料的限制，不能應用於很高的溫度測量。非接觸式儀錶測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質接觸，測溫範圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應速度一般也比較快；但受到物體的發射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。

熱電阻的應用原理

熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用於工業測溫，而且被製成標準的基準儀。

1．熱電阻測溫原理及材料

熱電阻測溫是基於金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料製成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，現在已開始採用甸、鎳、錳和銠等材料製造熱電阻。

2．熱電阻的結構

（1）精通型熱電阻

從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般採用三線制或四線制，

（2）鎧裝熱電阻

鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不鏽鋼套管組合而成的堅實體它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達φmm。

與普通型熱電阻相比，它有下列優點：①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯後小；②機械性能好、耐振，抗衝擊；③能彎曲，便於安裝④使用壽命長。

（3）端面熱電阻

端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面，其結構如圖2-1-8所示。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用於測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

（4）隔爆型熱電阻

隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發生的爆炸局限在接線盒內，生產現場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用於Bla~B3c級區內具有爆炸危險場所的溫度測量。

3．熱電阻測溫系統的組成

熱電阻測溫系統一般由熱電阻、連接導線和顯示儀錶等組成。必須注意以下兩點： ①熱電阻和顯示儀錶的分度號必須一致②為了消除連接導線電阻變化的影響，必須採用三線制接法

（2）鎧裝熱電阻

鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不鏽鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優點：①體積小，內部無空氣隙，熱慣性上，測量滯後小；②機械性能好、耐振，抗衝擊；③能彎曲，便於安裝④使用壽命長。

（3）端面熱電阻

端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面，它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用於測量軸瓦和其他機件的端面溫度。

（4）隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把其外殼內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若採用焊接修理，焊後要校驗合格後才能使用。

溫度感測器的種類及原理可以參考下表，目前主流應用的溫度感測器有

熱敏電阻，鉑電阻，熱電偶，熱電堆以及數字溫度感測，各種溫度感測分別有相應的優劣。具體可以參見下表