华巨电子为您介绍温度传感器原理与应用知识(下)


(3)热电偶的结构形成

    热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:

    ①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;

    ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;

    ③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;

    ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

    (4)热电偶冷端的温度补偿

    热电偶自由端温度为0℃,由热电偶测温原理知道,只有当热电偶冷端温度保持不变时,热电动势才是被测温度的单位函数。在实际应用时,由于热电偶的冷端离热端很近,冷瑞又暴露在空间,容易受到周围环境温度变化的影响,因而冲端温度难以保持恒定。为此必须进行冷端温度补偿处理。

    由于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,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使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t0≠0℃时对测温的影响。

    在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。

    3、IC集成数字温度传感器

    全数字化读取,必须配合单片机使用,可以连接成网络使用,三线即可读取温度,电源、地、数据。

    4、三极管有时在要求不高时也可当温度传感器使用,但是它线性不是很好,由于其价格低,在多种场合还是被采纳。

    二、非接触式温度传感器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。最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。辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度,则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长,而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度,如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下,物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制,可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正,最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射,从而提高有效发射系数。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量,则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度(即介质温度)进行修正而得到介质的真实温度。

    非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高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。

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