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    溫度感測器的特點是什麼?

    2024-04-09

    溫度感測器 溫度感測器是指能夠感知溫度並將其轉換為可用輸出訊號的感測器。溫度感測器是溫度測量儀器的核心部件,種類繁多。根據測量方式,溫度感測器可分為接觸式和非接觸式兩大類。根據感測器材料和電子元件的特性,溫度感測器也可分為兩大類:熱敏電阻熱電偶


    溫度感測器是指能夠感知溫度並將其轉換為可用輸出訊號的感測器。 溫度感測器 熱敏電阻是溫度測量儀器的核心零件,種類繁多,依測量方法可分為接觸式和非接觸式。根據感測器材料和電子元件特性,熱敏電阻可分為兩大類:熱敏電阻和熱電偶。熱敏電阻主要有四種。 溫度感測器熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)以及積體電路溫度感測器。積體電路溫度感測器包括兩種類型的接觸式溫度感測器:


    類比輸出和數位輸出

    接觸式溫度感測器的偵測部分與被測物體(也稱為溫度計)良好接觸。溫度計透過傳導或對流達到熱平衡,使其讀數能直接反映被測物體的溫度。通常情況下,測量精度較高。在一定的溫度測量範圍內,溫度計還可以測量物體內部的溫度分佈。但是,對於運動物體、小型目標或熱容量極小的物體,可能會出現較大的測量誤差。常用的溫度計包括雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力溫度計、電正溫度計、熱敏電阻和熱電偶溫度計。它們廣泛應用於工業、農業、商業等領域。在日常生活中,人們通常會使用這些溫度計測量低於120K的溫度。人們已經開發出多種低溫溫度計,例如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱敏電阻和低溫熱電偶。低溫溫度計需要體積小、精度高、重複性佳、穩定性強的溫度感測元件。由多孔高矽玻璃燒結而成的滲碳玻璃熱敏電阻是一種用於低溫溫度計的溫度感測元件,可用於測量1.6-300K範圍內的溫度。


    非接觸式

    其敏感元件與被測物體不接觸,又稱為非接觸式測溫儀器。這類儀器可用於測量運動物體、小型目標物以及熱容量小或溫度變化迅速(瞬態)的物體的表面溫度,也可用於測量溫度場的溫度分佈。


    常用的非接觸式測溫儀器是基於黑體輻射的基本定律,稱為輻射測溫儀器。輻射測溫方法包括亮度法(參見光學高溫計)、輻射法(參見輻射高溫計)和比色法(參見比色溫度計)。各種輻射測溫方法只能測量相應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有黑體(吸收所有輻射但不反射光的物體)測得的溫度才是真實溫度。要確定物體的真實溫度,需要校正材料的表面發射率。材料的表面發射率不僅取決於溫度和波長,還取決於表面狀態、塗層和微觀結構。在自動化領域,經常需要使用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度,例如鋼帶的軋製溫度、軋輥溫度、鍛造溫度以及冶金冶煉爐或坩堝中各種熔融金屬的溫度。在這些特定情況下,測量物體的表面發射率是相當困難的。 用於固體表面溫度的自動測量與控制此外,還可以使用附加反射器與被測表面共同構成黑體空腔。附加輻射的影響可以提高被測表面的有效輻射量和有效發射係數。透過有效發射係數並利用儀器校正測量溫度,即可獲得被測表面的真實溫度。典型的附加反射器是半球形反射鏡。被測表面球體中心附近的漫射輻射可被半球形反射鏡反射回表面,形成附加輻射,進而提高有效發射係數。其中,μ是材料的表面發射率,ρ是反射器的反射率。對於氣體和液體介質真實溫度的輻射測量,可以採用將耐熱材料管插入一定深度形成黑體空腔的方法。計算圓柱形空腔與介質達到熱平衡後的有效發射係數。在自動測量和控制中,該值可用於校正測得的底部溫度(即介質溫度),從而獲得介質的真實溫度。


    非接觸式溫度測量的優點:測量上限不受溫度感測元件耐溫性的限制,因此原則上可測量溫度沒有上限。對於1800℃以上的高溫,主要採用非接觸式河豚混合測量法。隨著紅外線技術的發展,輻射測溫已逐漸從可見光擴展到紅外光,並已應用於700℃以下至室溫的高解析度測量。

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