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。
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。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,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。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和导技术的研究,测量120K以下温度的低温温度计得到了发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件,可用于测量1.6~300K范围内的温度。
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。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。
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。
非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温,主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展,辐射测温 逐渐由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已采用,且分辨率很高。
1、:根据金属丝的电阻随温度变化的原理工作的
2、热电偶:两种导体接触在一块,结点处会有一个稳定的;同一导体,两端温度不同,两端间有一定大小的
3、液体温度计:是利用感温液体受热膨胀原理工作的。
温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件,从测温元件输出信号送到变送器模块,经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后,转换成与温度成线性关系的4~20mA电流信号输出。
1、按作用原理分类
温度的测量是借助于物体在温度变化时,它的某些性质随之变化的原理来实现的。但是,并不是任意选择某种物理性质的变化就可做成温度计。用于测温的物体的物理性质要求连续、单值的随温度变化,不与其它因素有关,而且复现性好,便于测量。
目前按作用原理制作的温度计主要有膨胀式温度计、压力式温度计、电阻温度计,热电偶高愠计和辐射高温计等几种。它们是分别利用物体的膨胀,压力、电阻、热电势和辐射性质随温度变化的原理制成的。
2、按测量方法分类
温度测量时按感温元件是否直接接触被测温度场(或介质)而分成接触式温度测量仪表(膨胀式温度计,压力式温度计、电阻温度计和热电偶高温计属此类)和非接触式温度测量仪表(如辐射式高温计)两类。
接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象相接触,两者之间进行充分的热交换,达到热平衡,这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。这种测温方法优点是直观可靠,缺点是感温元件影响被测温度场的分布,接触不良等都会带来测量误差,另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。
非接触测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触,而是通过辐射进行热交换,故可避免接触测温法的缺点,具有较高的测温上限。此外,非接触测温法热惯性小,可达千分秒,便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他介质的影响,这种测温方法一般测温误差较大。
3、按测量温度范围分类
通常将测量温度在600℃以下的温度测量仪表叫温度计,如膨胀式温度计,压力式温度计和电阻温度计等。测量温度在600℃以上的温度测量仪表通常叫高温计,如热电高温计和辐射高温计。
4、按工作原理分类
①指针式仪表:以传统的动圈仪表为主,特点是结构简单、价格低廉,这使它至今仍在工业中被 采用,但其测量精度低,通常为1级~2.5级,读数误差大;无变送输出,因而越来越多地被数字 仪表所取代。
②数字式仪表:如现在被大量使用的数显表等,其测量准确度比动圈式有大幅度提高,一般为0.5%。数字显示准确直观,无人为误差。其控制方式大多为二位、三位式,也有少量模拟PID连 续调节方式。
③智能型仪表:随着单片微处理器进人仪表中,使仪表的结构、性能、外观等产生了巨大的变化,它实现了模 拟仪表无法想象的功能。这类智能化数字仪表不仅具有检测、转换、显示、调节功能,还增加了程 序控制、故障自诊断、信息数据通信、遥测遥控等功能,以适应与计算机联网的要求。
温度电流变送器是把温度传感器的信号转变为电流信号,连接到二次仪表上,从而显示出对应的温度。比如,图中该温度传感器的型号为PT100,那么温度电流变送器的作用就是把电阻信号转变为电流信号,输入仪表,显示温度。
将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,主要用于工业过程温度参数的测量和控制。电流变送器是将被测主回路交流电流转换成恒流环标准信号,连续输送到接收装置。
温度电流变送器是把温度传感器的信号转变为电流信号,连接到二次仪表上,从而显示出对应的温度。比如,图中该温度传感器的型号为PT100,那么温度电流变送器的作用就是把电阻信号转变为电流信号,输入仪表,显示温度。
◇ 安装简单,多种测温范围可选
◇ 气液两用,与316L兼容的任何介质
◇ 多种线性模拟量信号可选
◇ 反应速度快、度高
◇ 长期稳定性好、低能耗、体积小
温度变送器技术已经非常成熟了,在各工厂中非常常见,温度变送器经常和一些仪表配套使用,在配套使用过程中经常有一些小的故障。比较常见的故障及解决方法如下。
,被测介质温度升高或者降低时变送器输出没有变化,这种情况大多是温度变送器密封的问题,可能是由于温度变送器没有密封好或者是在焊接的时候不小心将传感器焊了个小洞,这种情况一般需要更换变送器外壳才能解决。
第二,输出信号不稳定,这种原因是温度源本事的原因,温度源本事就是一个不稳定的温度,如果是仪表显示不稳定,那就是仪表的抗干扰能力不强的原因。
第三,变送器输出误差大,这种情况原因就比较多,可能是选用的温度变送器的电阻丝不对导致量程错误,也有可以能是变送器出厂的时候没有好。