溫度傳感器、溫度變送器的應用方法

測量溫度的方法和技巧

　　熱電偶測溫范圍廣，下限達－270℃，上限達1800℃，熱電阻常用的有鉑電阻和銅電阻，鉑熱電阻測溫范圍為－200～960℃。銅熱電阻常用來
做－50～150℃范圍內的工業用電阻溫度計。LM35集成溫度傳感器測量范圍為2～150℃。

　　1. 集成溫度傳感器

　　集成溫度傳感器與集成電路融為一體，極大地提高了傳感器的性能，它與傳統的熱電阻、熱電偶等溫度傳感器相比，具有測溫精度高，復現性好，線性優良，體積小，熱容量小，穩定性好，輸出電信號大等優點。集成溫度傳感器按輸出形式可分為電壓型和電流型兩種。LM35集成溫度傳感器為電壓輸出型，常溫下測溫精度為±0.5℃以內，*大消耗電流只有70 µA，自身發熱對測量精度影響在0.1℃以內。采用單電源供電時，測量溫度范圍為2～150℃；而采用雙電源供電時，測量溫度范圍為－55～150℃ 和－40～110℃，無需進行調整；電壓輸出型µPC616 A集成溫度傳感器的靈敏度為10mV/K。 溫度測量范圍為－40～125℃，線性度平均為0.5%，µPC6l6 A還可以用于精度高的溫度補償與熱電偶的基準接點補償。其特點是外接元件少，容易組裝，無需調整，精度高。AD590是電流輸出型IC溫度傳感器， 溫度測量范圍為－55～150℃。

　　2. 熱電偶

　　熱電偶測溫范圍大，是工業上常用的測溫元件，下限達－270℃ ，上限達1800℃以上。它屬于自發電型傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅動動圈式儀表。熱電偶的原理是基于熱電效應，將兩種不同導體A、B兩端連接在一起組成閉合回路，并使兩端處于不同溫度環境，在回路中會產生熱電動勢而形成電流，這一現象稱為熱電效應。這樣的兩種不同導體的組合稱為熱電偶，相應的電動勢和電流稱為熱電動勢和熱電流，導體A、B稱為熱電極，置于被測溫度的一端稱為工作端，另一端稱為參考端。當熱電偶的材料均勻時，熱電偶的熱電動勢大小與電極的幾何尺寸無關，僅與熱電偶材料的成分和冷、熱兩端的溫差有關。但是，熱電偶的使用溫度與線徑有關，線徑越粗使用溫度越高。若冷端溫度恒定，熱電動勢就與被測溫度成單值關系。熱電偶通常由熱電極、絕緣套管、保護套管和接線盒等部分組成。在很寬的溫度測量范圍內，熱電偶的特性是非線性的，因此，它不用公式計算，也不用特性曲線表示，而是用分度表給出。在使用熱電偶測溫時，必須能夠熟練地運用熱電偶的參考端（冷端）處理方法、安裝方法、測溫電路、測溫儀表及在表面測溫時的焊接方法等實用技術。

　　熱電偶的參考端（冷端）處理：熱電偶工作時，必須保持冷端溫度恒定，并且熱電偶的分度表是以冷端溫度為0℃作出的。因在工程測量中冷端距離熱源近，且暴露于空氣中，易受被測對象溫度和環境溫度波動的影響，使冷端溫度難以恒定而產生測量誤差。為了消除這種誤差，可采取下列溫度補償或修正措施。

　　1）參考端恒溫法。將熱電偶的參考端放在有冰水混合物的保溫瓶中，可使熱電偶輸出的熱電動勢與分度值一致。工業現場可將參考端置于盛油的容器中，利用油的熱惰性使參考端保持接近室溫。

　　2）補償導線法。采用補償導線將熱電偶延伸到溫度恒定或溫度波動較小處。為了節約貴重金屬，熱電偶電極不能做得很長，但在0～100℃范圍內，可以用與熱電偶電極有相同熱電特性的廉價金屬制作成補償導線來延伸熱電偶。在使用補償導線時，必須根據熱電偶型號選配補償導線，補償導線與熱電偶兩接點處溫度必須相同，極性不能接反，不能超出規定使用溫度范圍。

　　利用熱電偶測量大型設備的平均溫度時，可將熱電偶串聯或并聯使用。熱電偶表面測溫在300℃以下用熱電偶測量物體表面溫度，可用粘接劑將熱電偶結點粘附于金屬壁面，在溫度較高時，常采用焊接方法把熱電偶頭部焊于金屬壁面，注意插入深度。一般熱電偶的插入深度應為：金屬保護管直徑的15～20倍，非金屬保護管的10～15倍，對細管道內流體的溫度測量應尤其注意。

　　3. 熱電阻

　　熱電偶傳感器適用于測量500℃以上的高溫，對于500℃以下的中、低溫的測量就會遇到熱電動勢小、干擾大和冷端溫度引起的誤差大等困難，為此常用熱電阻作為測溫元件。
熱電阻是利用導體電阻隨溫度變化這一特性來測量溫度的，在測溫和控溫中廣泛應用。熱電阻種類較多，常用的有鉑電阻和銅電阻 鉑絲是熱電阻用的*好材料，物理、化學性能非常穩定， 測量精度高。鉑電阻主要用作標準電阻溫度計，常用的有Pt100，測溫范圍為－200～960℃。但鉑在高溫下，易受還原性介質污染，使鉑絲變脆并改變鉑絲電阻與溫度間的關系，因此使用時應裝在保護套管中。銅絲的特點是價格便宜，純度高，復制性好，線性特性僅次于鉑，比鉑電阻有較高的靈敏度，常用來做－50～150℃范圍內的工業用電阻溫度計。其缺點是電阻率較低，容易氧化，為此只能用在較低溫度和沒有水分及腐蝕性的介質中。

　　熱電阻的測量方法：熱電阻的測量方法有恒壓法和恒流法兩種。熱電阻測溫電路是電橋，采用普通電橋會因連接導線電阻受環境溫度變化造成測量誤差。消除這種誤差的方法可以用三線制或四線制電橋。

　　結束語

　　溫度傳感器是科研和工農業生產的需要，溫度是與改善人們生活緊密相關的一個重要物理量。溫度傳感器是利用材料、元件的溫度特性測溫的，要求材料只對溫度敏感，且重復性好，滯后和時效小，靈敏度和精度高，性能穩定，可靠
等。常用的有熱電偶、熱電阻及集成溫度傳感器。在使用溫度傳感器測溫時，必須能夠熟練地掌握安裝方法、測溫電路、測溫儀表及在表面測溫時的焊接方法等實用技術，才能充分應用溫度傳感器達到測量溫度目的