在大多數(shù)情況下，我們需要監(jiān)視精確的溫度，在某些情況下，我們需要精確的控制。從維護的角度了解溫度傳感器的類型時，我們會發(fā)現(xiàn)我們只需要考慮某些要點即可為過程選擇正確的傳感器。本文將指導您了解多種溫度傳感器類型，解釋其工作原理，并提供有關其應用的一些指導。
到目前為止，我們可能已經(jīng)聽說過外部溫度傳感器。供應商知道簡單的解決方案是有賣的，因此他們創(chuàng)建了復雜的設備來簡化溫度監(jiān)控。
無論如何，這些新設備會從我們的過程中獲取數(shù)據(jù)，例如管道的材料和厚度，環(huán)境溫度等。然后，他們使用特殊的算法為管道計算正確的溫度。
不幸的是，這些設備僅監(jiān)視或控制管道中的溫度。目前，我們?nèi)狈τ糜谄渌麥囟葢玫念愃平鉀Q方案。
溫度傳感器類型
我們是否知道幾乎每個電子設備都具有溫度傳感器？以智能手機為例。它可能在其集成電路上使用基于半導體的傳感器來監(jiān)控手機遇到的溫度。
我們在市場上有大量不同類型的溫度傳感器，本文不勝枚舉。但是，在大多數(shù)過程應用中，確實有兩個特別突出：電阻溫度檢測器（RTD）和
熱電偶。在您的一生中，我們可能至少與這兩個溫度傳感器接觸過一次。
我們將從市場上的其他產(chǎn)品中進一步討論紅外傳感器和雙金屬傳感器。它們在流程自動化中的應用程序較少，但是您也應該對它們有所了解。
讓我們從RTD開始。
電阻溫度檢測器（RTD）
該傳感器作為非常精確的傳感器之一而贏得了良好的聲譽，可在各種應用中提供良好的精度。除此之外，它還將為我們提供出色的穩(wěn)定性和可重復性。它是如何做到的？
該溫度傳感器通過檢測電流中的電阻來監(jiān)視溫度。當溫度變化時，電阻將以不一致且可測量的方式變化。因此，傳感器可以將這些位移轉(zhuǎn)換為我們可以讀取的數(shù)字。
當我們擴展RTD時，通常供應商根據(jù)傳感器在零攝氏度時的電阻來指定傳感器。在市場上，許多傳感器的規(guī)格為100歐姆。這意味著在攝氏零度時，傳感器將讀取100歐姆的電阻。
RTD的類型
當我們?yōu)g覽市場時，我們看到了許多不同的類型。這些差異是如何產(chǎn)生的？好吧，讓我們從非常常用的三種傳感元素開始，例如鉑，鎳和銅。
大多數(shù)行業(yè)認為鉑是RTD的非常佳元素，因為它在很寬的溫度范圍內(nèi)都能提供穩(wěn)定的電阻。鎳的范圍更有限，因為在攝氏150度后它不提供線性響應。
非常后但并非非常不重要的一點是，我們有銅。這種材料可在整個測量范圍內(nèi)提供非常線性的電阻變化。但是，我們不能使用超過150攝氏度的銅，因為傳感器會氧化。
我們還可以找到行業(yè)中非常常見的RTD的不同構(gòu)建類別，例如薄膜，繞線和線圈元件。對于某些應用，我們需要特殊的傳感器，例如碳電阻元件，用于超低水平的溫度測量。
兩線，三線和四線的RTD傳感器
當我們談論RTD時，我們知道電阻的變化表示溫度值成比例地變化。到現(xiàn)在為止還挺好。現(xiàn)在在這里，我們有一個小秘密。鉑金溫度傳感器并非完全由鉑金制成。通常在鉑傳感器中，傳感元件使用由不同（更便宜）的材料（例如銅）制成的電纜連接到變送器。
確實是的。電纜的電阻值會改變來自傳感器元件的電阻值。在這里，我們具有電纜數(shù)量的重要性。這些電纜將補償電阻值，從而減少干擾。
兩線制RTD將沒有這種補償，因此當我們只需要一個近似值時就使用兩線制RTD。大多數(shù)現(xiàn)場應用使用三線RTD。
這種傳感器使用惠斯通電橋電路來補償變送器中的電阻偏移。當然，四線RTD將消除測量中的非常大壓降，從而減少其對誤差容限的貢獻。
優(yōu)點
良好的線性度
精度高
穩(wěn)定的響應（通常跨度為每年0.05％）。
缺點
自發(fā)熱
低輸出電阻
熱電偶
現(xiàn)在，讓我們進入熱電偶領域！世界各地的行業(yè)都在使用這種通用的溫度測量解決方案，但是我們知道它是如何工作的嗎？
熱電偶使用兩種不同的金屬來產(chǎn)生稱為“熱電效應”的現(xiàn)象。這意味著當溫度從熱電偶的一端到另一端不同時，傳感器會產(chǎn)生電壓。然后，設備將該電壓轉(zhuǎn)換為我們可以讀取的數(shù)字。
現(xiàn)在，對于這種傳感器，我們需要一個參考表來解釋這些數(shù)字。參考表將根據(jù)您的傳感器測得的電壓告訴我們溫度，市場上每種類型的熱電偶都使用不同的表。因此，我們需要確保為熱電偶使用正確的表格。
我們提供多種熱電偶。它們在耐用性，溫度范圍，耐化學性，抗振性和兼容性方面有所不同。他們還使用字母作為名稱，例如K或R型。讓我們檢查一下市場上非常常見的熱電偶的詳細信息。
熱電偶的類型
與RTDS相比，熱電偶的溫度測量范圍更大，成本可低三倍。但是，如果我們需要高精度和穩(wěn)定性，那么我們就必須堅持使用RTD。如果我們不這樣做，那么其中之一可能適合我們的應用程序。
K型熱電偶
K型由鎳鉻和鎳鋁制成，由于它的準確性，可靠性和靈活性，可滿足廣泛的應用，因此可以稱雄。
它的范圍從-270到1260攝氏度，延長線的覆蓋范圍是0到200攝氏度。它還具有+ -0.75％的精度和+ -0.4％的特殊誤差限制（SLE）。
J型熱電偶
J型使用鐵和康銅，并且比K型具有更小的溫度范圍和更短的高溫壽命。該溫度傳感器等級的溫度范圍為-210至760攝氏度，而延長線的范圍為0至200攝氏度。像K型一樣，標準準確度徘徊在0.75％左右，SLE徘徊在0.4％左右。
T型熱電偶
T型主要出現(xiàn)在低溫測量中。它使用銅和康銅，溫度范圍為-270至370攝氏度，延長線的范圍為0至200攝氏度。準確度和SLE與非常好個相同，分別為+ -0.75％和+ -0.4％。
E型熱電偶
與K型相比，E型熱電偶具有更好的精度和信號質(zhì)量，并且具有良好的溫度測量范圍。使用鎳鉻和康斯坦康作為其材料，此傳感器的溫度范圍為-270至870攝氏度，而擴展電纜的范圍為0至200攝氏度。盡管它具有與其他三個相似的SLE，但其準確度為+ -0.5％。
N型熱電偶
N型熱電偶具有與K相似的精度和溫度范圍，盡管它的材料使用鎳鉻硅和鎳硅，因此比K更昂貴。該等級支持-270至1300攝氏度的范圍，并且使用相同的延伸電纜與其他情況一樣，為0到200攝氏度。準確度為+ -0.75％和SLE + -0.4％。
S型熱電偶
S型熱電偶具有較高的溫度范圍，具有較高的精度和穩(wěn)定性。該等級由鉑和10％的銠制成，可覆蓋-50至1480攝氏度，延長線可覆蓋0至200攝氏度。精度為0.25％，SLE為0.1％，這代表了我們產(chǎn)品線中非常精確的傳感器之一。
R型熱電偶
R型熱電偶還可以測量不同應用中的高溫。它與S型金屬的區(qū)別僅在于銠的比例為13％，而不是10％。該品位范圍為-50到1480攝氏度，準確度為+ -0.25％，SLE為0.1％，就像S型。
如果要查看一些較不常見的品種，可以在市場上找到許多類型的熱電偶。
我們還有一篇關于閱讀熱電偶參考表的文章。
熱電偶結(jié)
熱電偶上結(jié)的構(gòu)造也可以改變其功能和特性。
接地：這種常見的連接方式是將護套和熱電偶焊接在一起，以在探頭尖端形成一個連接點。它對溫度變化的響應速度比未接地更快，但會吸收電路上的瞬態(tài)噪聲。
不接地：此結(jié)具有礦物絕緣，可保護其免受瞬態(tài)噪聲的影響，但會減慢其響應時間。
裸露：將熱電偶線焊接在一起可以使您將傳感器直接插入過程中，從而增加響應時間。但是，此傳感器可能會迅速退化或腐蝕。
不接地不常見：此傳感器具有通過護套彼此絕緣的雙傳感器。它還將其元素彼此隔離。
優(yōu)點
寬溫度范圍（0至1800°C）
崎嶇
成本效益
缺點
不如RTD穩(wěn)定
不如RTD準確
尋找并購買合適的熱電偶
紅外溫度傳感器
我們已經(jīng)在日常生活中看到了其中一種設備。超級市場通常使用高溫計來監(jiān)視其冷凍箱的溫度。的紅外線溫度傳感器檢測由設備或材料發(fā)出的熱輻射。該設備具有非接觸式溫度測量的有用功能，這意味著我們可以從遠處檢查溫度。
它是如何工作的？基本上，發(fā)射器內(nèi)部的透鏡將熱輻射聚焦到檢測器上。檢測器將輻射功率轉(zhuǎn)換為電信號，并且變送器將在其顯示屏上以適當?shù)膯挝伙@示溫度。
當然，我們需要知道發(fā)射率，或者您的設備或材料可以發(fā)射多少紅外能量，才能計算出溫度。因此，該設備具有材料及其發(fā)射率值的數(shù)據(jù)庫。它還可以在讀數(shù)中補償環(huán)境溫度。
優(yōu)點
準確度高
無干擾
簡單而精確的測量
電纜非常少
缺點
對液體無效
昂貴的
易碎易污染
查找和購買合適的紅外溫度傳感器
雙金屬溫度計
金屬隨著溫度的變化而膨脹和收縮。
雙金屬溫度計通過將機械位移轉(zhuǎn)換為我們可以讀取的數(shù)字來依靠此屬性來測量溫度。
溫度傳感器由帶兩種不同金屬的條組成，當暴露于溫度變化時，金屬通常以鋼和銅的形式以不同的速率膨脹和收縮。通常以螺旋管的形式構(gòu)建，材料的機械膨脹導致旋轉(zhuǎn)。雙金屬系統(tǒng)的一個點保持靜止，而另一側(cè)旋轉(zhuǎn)指針以指示溫度。
優(yōu)點
簡單的
強壯的
便宜的
缺點
限制范圍（-80至400˚C）
定期使用可能會導致變形
熱敏電阻
熱敏電阻是“熱敏電阻”，也稱為半導體傳感器。它通過測量電阻變化來監(jiān)視熱量。我們根據(jù)電阻變化將其分為負溫度系數(shù)或正溫度系數(shù)（NTC或PTC）。
醫(yī)療設備，汽車，烤面包機等使用熱敏電阻。
優(yōu)點
快速的輸出響應
靈敏度好
引線電阻誤差非常小
缺點
范圍有限（-40至150攝氏度）
非線性測量
自發(fā)熱
關于溫度測量的其他一切
您可以在市場上找到更多的溫度傳感器，例如硅二極管，熱敏電阻等。但是對于儀器工程師的日常活動而言，非常重要的溫度測量設備是RTD和熱電偶。
