接觸式溫度傳感器

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，也稱為溫度計。

溫度計通過傳導和對流達到熱平衡，溫度計的顯示值可直接表示被測定對象的溫度。 一般測量精度高。 在一定的測溫范圍內(nèi)，溫度計還能測量物體內(nèi)部的溫度分布。 但是，運動體、小目標和熱容量小的對象會產(chǎn)生大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。 它們廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。 在日常生活中，這些溫度計也經(jīng)常使用。 隨著低溫技術在國防工程、空間技術、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應用和超導技術的研究，低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲溫計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱阻和低溫溫差電偶等溫度測量的低溫溫度計得到了發(fā)展。 低溫溫度計要求感溫元件體積小、精度高、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。 用多孔高硅酸玻璃滲碳燒結(jié)的滲碳玻璃熱阻是低溫溫度計的溫感元件，可用于測量1.6~300K范圍內(nèi)的溫度。

非接觸式溫度傳感器

其傳感器和被測量者互不接觸，也稱為非接觸式測溫計。 該儀器可用于測量運動物體、小目標和熱容量或溫度變化快(瞬變)的目標表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。

zui中常用的非接觸式測溫計根據(jù)黑體輻射的基本規(guī)律，被稱為輻射測溫計。 輻射測溫法有亮度法(參照光學溫度計)、輻射法(參照輻射溫度計)、比色溫度計(參照比色溫度計)。 各種輻射測溫方法只能測定相應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。 只有測量黑體(即使吸收了輻射全體也不會反射光的物體)的溫度才是真正的溫度。 測量物體的實際溫度需要修正材料表面的放射率。 材料的表面放射率不僅取決于溫度和波長，還取決于表面狀態(tài)、涂膜和顯微組織等，因此難以測定。 在自動生產(chǎn)中，有必要利用放射測溫法測量或控制特定物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度、各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度等。 在這些具體情況下，物體表面的放射率的測定非常困難。 在固體表面溫度的自動測定和控制中，可以使用附加的反射鏡與被測定表面一起構(gòu)成黑體空洞。 附加輻射的影響提高了受檢表面的有效輻射和有效輻射系數(shù)。 通過利用有效輻射系數(shù)用儀表校正實測溫度，zui較終能夠得到被測表面的真實溫度。 zui是典型的附加反射鏡是半球反射鏡。 球中心附近被測表面的擴散放射能被半球鏡反射后返回表面形成追加放射，在有效放射系數(shù)式中&epsilon； 為了材料表面發(fā)射率，&rho； 反射鏡的反射率。 關于氣體和液體介質(zhì)實際溫度的輻射測量，有將耐熱材料管插入一定深度形成黑體空洞的方法。 通過計算求出與介質(zhì)達到熱平衡后圓筒空洞的有效放射系數(shù)。 自動測量和控制可以修改使用此值測量的模腔底部溫度(介質(zhì)溫度)，以獲得介質(zhì)的實際溫度。

非接觸測溫的優(yōu)點:由于測定上限不受溫感元件的耐溫度限制，因此zui高測溫溫度原則上沒有限制。 對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。 隨著紅外技術的發(fā)展，輻射測溫逐漸從可見光擴散到紅外線，從700℃以下到常溫，分辨率高。

熱電偶

在兩個不同的導體和半導體a和b構(gòu)成一個電路，其兩端相互連接的情況下，只要兩個節(jié)點的溫度不同，就將一個溫度稱為t，將工作端或熱端，將另一個溫度稱為TO，將自由端(也稱為基準端)或冷端，在電路中產(chǎn)生電流，即，將電路中存在的電動勢稱為熱電動勢 因溫度而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象叫做塞貝克效應。 與塞貝克相關的效果有兩個。 一個是在兩個不同的導體的連接部位流過電流時，在此吸收或放出熱量(依賴于電流的方向)，由此被稱為帕爾貼效應的第二個是在具有溫度梯度的導體中流過電流時，導體吸收或放出熱量(依賴于電流相對于溫度梯度的方向)稱為湯姆遜效應 兩種不同的導體或半導體組合稱為熱電偶。 熱電偶的熱電勢EAB(T，T0 )由接觸電位和溫差電位合成。 接觸電位是兩種不同的導體或半導體接觸產(chǎn)生的電位，該電位與兩種導體或半導體的性質(zhì)和接觸點的溫度有關。 溫度差電位是指相同的導體或半導體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電位，該電位僅與導體或半導體的性質(zhì)和兩端的溫度有關，與導體的長度、截面的大小、沿其長度方向的溫度分布無關。 接觸電位和溫度差電位都是集中在接觸部位的電子數(shù)不同引起的電位，熱電偶測定的熱電勢是兩者的合成。 電路被切斷后，切斷部位a、b之間存在電動勢差δv，其極性和大小與電路中的熱電勢一致。 冷端電流從a流向b時，規(guī)定a為正極，b為負極。 實驗表明，δv小時，δv與δt成正比關系。 將δv對δt的微分熱電勢定義為熱電勢率，也稱為塞貝克系數(shù)。 塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于構(gòu)成熱電偶的兩種導體的熱電特性和節(jié)點的溫差。

熱阻

導體的電阻值根據(jù)溫度變化而變化，通過測量其電阻值來推測被測定物的溫度，利用該原理構(gòu)成的傳感器是電阻溫度傳感器，該傳感器主要是在-200所使用的500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。 純金屬是熱阻的主要制造材料，熱阻的材料應具有以下特性

①電阻溫度系數(shù)大幅度穩(wěn)定，電阻值與溫度之間有良好的線性關系。

②電阻率高，熱容量小，反應速度快。

③材料重現(xiàn)性和技術性好，價格低；。 熱敏電阻溫度特性

④在測溫范圍內(nèi)化學物理特性穩(wěn)定。

目前在工業(yè)中應用zui寬鉑和銅，制備了標準測溫電阻體。

發(fā)展趨勢現(xiàn)代信息技術的三個基礎是信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。 傳感器是信息技術的先進產(chǎn)品，特別是溫度傳感器廣泛應用于工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、生活等領域，居多傳感器之首。 溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了大致如下3個階段: (1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(包括傳感器)；(2)模擬集成溫度傳感器/控制器；(3)智能溫度傳感器。 國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化向智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展。 1990年代中期zui早期發(fā)售的智能溫度傳感器采用了8比特的A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度低，分辨率只能達到1°。 在國外，高精度、高分辨率的智能溫度傳感器相繼發(fā)售了很多，使用的是9~12位的A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率一般達到0.5~0.0625°的c。 美國DALLAS半導體公司新開發(fā)的DS1624型高分辨率智能溫度傳感器可輸出13位二進制數(shù)據(jù)，分辨率高達0.03125°，c，測溫精度高達±； 0.2°； c。 有些芯片采用高速逐步近似A/D轉(zhuǎn)換器以增加多信道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換率。 以AD7817型五通道智能溫度傳感器為例，向本地傳感器、遠程傳感器的轉(zhuǎn)換時間分別僅為27us、9us。 進入21世紀以來，智能溫度傳感器在高精度、多功能、總線標準化、高可靠性和安全性、虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器的開發(fā)、單板測溫系統(tǒng)的開發(fā)等高科技方向上發(fā)展迅速。 目前智能溫度傳感器總線技術也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化，采用的總線主要為單線(1-Wire )總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。 溫度傳感器作為從站可通過專用總線接口與主機通信。

本文熱電偶高頻詞： 溫度計  測溫 

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