不同溫度傳感器的優缺點

在許多工藝過程中,最重要的物理量之一是溫度。在工業中,溫度傳感器用於測量。這些傳感器將溫度信息轉換為電信號,然後由電子設備和自動化設備進行處理和解釋。因此,溫度值要么簡單地顯示在顯示屏上,要么作為自動改變一台或另一台設備運行模式的基礎。

不管怎樣,溫度傳感器在今天是不可或缺的,尤其是在工業中。根據您的目的選擇合適的傳感器非常重要,清楚地了解不同類型溫度傳感器的區別特徵。我們稍後再談。

ABB工業溫度傳感器

不同用途的不同傳感器

從技術上講,溫度傳感器分為兩大類:接觸式和非接觸式。非接觸式傳感器在工作中使用測量原理 紅外參數來自遙遠的表面。

而接觸式傳感器,在市場上更為廣泛,不同之處在於它們的傳感器元件在測量溫度的過程中是直接與被測溫度的表面或介質接觸。因此,最方便的方法是詳細檢查接觸式傳感器,比較它們的類型、特性,評估不同類型溫度傳感器的優缺點。

來自加熱物體的紅外輻射

選擇溫度傳感器時,首先要做的是確定需要如何測量溫度。紅外傳感器將能夠測量距離表面一定距離的溫度,因此在傳感器和它所指向的表面之間,大氣盡可能透明和清潔是至關重要的,否則溫度數據將被扭曲(看 - 設備運行過程中的非接觸測溫).

接觸式傳感器可以讓您直接測量表面或與之接觸的環境的溫度,因此周圍大氣的清潔度通常並不重要。在這裡,傳感器和測試材料之間的直接和高質量接觸至關重要。

可以使用以下幾種技術之一製造接觸式探頭:熱敏電阻、電阻溫度計或熱電偶。每種技術都有其優點和缺點。

工業溫度傳感器

熱敏電阻非常靈敏,其價格介於熱電偶和電阻溫度計之間,但在精度和線性度上沒有區別。

熱電偶更昂貴,它對溫度變化的反應更快,測量結果比熱敏電阻更線性,但精度和靈敏度不高。

電阻溫度計是三者中最準確的,它是線性的但靈敏度較低,雖然它在價格上比熱電偶便宜。

另外,在選擇傳感器時要注意測量溫度的範圍,對於熱電偶和電阻溫度計要看所用敏感元件的材料。所以你必須找到一些妥協。

熱電偶

熱電偶

 

溫度傳感器 熱電偶 工作感謝 塞別科夫效應… 兩根不同金屬的導線焊接在一端——這就是熱電偶的所謂熱接點,它暴露在測量溫度下。在導線的另一側,其末端溫度不變,在此位置連接了一個靈敏的電壓表。

電壓表測量的電壓取決於熱接點和連接到電壓表的電線之間的溫差。熱電偶的不同之處在於形成其熱接點的金屬,這決定了特定熱電偶傳感器的測量溫度範圍。

下表列出了此類不同類型的傳感器。傳感器類型的選擇取決於所需的溫度範圍和環境的性質。


熱電偶的種類

E 型傳感器適用於氧化或惰性環境。 J 型 — 用於在真空、惰性或還原環境中運行。 K 型 — 適用於氧化或中性環境。 N 型 — 與 K 型相比使用壽命更長。

T型傳感器耐腐蝕,因此可用於潮濕的氧化、還原、惰性環境以及真空中。 R(工業)和 S(實驗室)——類型——是必須由特殊陶瓷絕緣體或非金屬管保護的高溫傳感器。 B 型比 R 型和 S 型的溫度更高。

熱電偶傳感器的優點是其工作參數在高溫下的穩定性以及對熱端溫度變化的相對響應速度。這種類型的傳感器有多種可用直徑。他們的價格很低。

至於缺點,熱電偶的特點是精度低,測量電壓極低,此外,這些傳感器總是需要補償電路。

電阻溫度計


電阻溫度計

電阻溫度計 或變阻器溫度傳感器縮寫為RTD。它的工作原理是根據金屬溫度的變化改變金屬的電阻。使用的金屬:鉑(從-200°C到+600°C)、鎳(從-60°C到+180°C)、銅(從-190°C到+150°C)、鎢(從-100 °C 至 +1400°C) — 取決於所需的測量溫度範圍。

與其他金屬相比,鉑金更多地用於電阻溫度計,它提供了相當寬的溫度範圍,並允許您選擇具有不同靈敏度的傳感器。所以,Pt100傳感器在0℃時的阻值是100歐姆,而Pt1000傳感器在相同溫度下是1kOhm,也就是靈敏度更高,可以讓你測量溫度更準確。

與熱電偶相比,電阻溫度計精度更高,參數更穩定,測量溫度範圍更廣。但與熱電偶相比,靈敏度較低,響應時間較長。

熱敏電阻


熱敏電阻傳感器

另一種接觸式溫度傳感器—— 熱敏電阻……他們使用的金屬氧化物可以根據溫度顯著改變電阻。熱敏電阻有兩種類型:PTC — PTC 和 NTC — NTC。

第一種,在一定的工作範圍內電阻隨著溫度的升高而增加,第二種,隨著溫度的升高,電阻減小。熱敏電阻的特點是對溫度變化的響應速度更快,成本低,但它們非常脆弱,並且與相同的電阻溫度計和熱電偶相比,工作溫度範圍較窄。

紅外傳感器


紅外線感應器

如文章開頭所述,紅外傳感器解讀遠處表面(目標)發出的紅外輻射。它們的優點是溫度測量以非接觸方式進行,即無需將傳感器緊貼物體或將其浸入環境中。

它們對溫度變化反應非常迅速,這就是為什麼它們適用於檢查移動物體的表面,例如在傳送帶上。只有借助紅外傳感器才能測量所處樣品的溫度,例如,直接在烤箱或任何侵蝕性區域。

紅外傳感器的缺點包括它們對熱發射表面狀況的敏感性,以及它們自身光學元件的清潔度和傳感器與目標之間路徑中的大氣。灰塵和煙霧極大地干擾了準確的測量。

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