溫度傳感器基礎(chǔ)知識介紹
一、溫度測量的基本概念
1、溫度定義:
溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(零點)和測量溫度的基 ..
1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型:要進行一個具體的測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為,即使測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,那一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下具體問題:量程的大;被測位置對傳感器的體積要求;測量方式為接觸式或非接觸式;信號的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,是進口還是國產(chǎn)的,價格能否接受,還是自行研制。
2、靈敏度的選擇:通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好,因為只有靈敏度高時,與被測量變化對應(yīng)的輸出信號才比較大有利于信號處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度,因此要求傳感器本身具有很高的信躁比,盡量減少從外界引入的廠憂信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器,如果被測量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 3、頻率響應(yīng)特性:傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件,實際上傳感器的響應(yīng)總有一定的延遲,希望延遲越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高,可測的信號頻率范圍就寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機械系統(tǒng)的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、隨機等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過火的誤差。 4、線性范圍:傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。從理論上講,在此范圍內(nèi),靈敏度保持定值,傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時,當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上,任何傳感器都不能保證絕對的線性,其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時,在一定的范圍內(nèi)可以將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性,這會給測量帶來極大的方便。 5、穩(wěn)定性:傳感器使用一段時間后,其性能保持不變化的能力稱穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧,減少環(huán)境影響。在某些要求傳感器能長期使用而又輕易更換或標(biāo)定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格,要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。 6、精度:精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以,不必選得過高,這樣就可以在滿足同一測量的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設(shè)計制造傳感器,自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。 (二) 測溫器: 1、熱電阻:熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的,它不廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 ① 熱電阻測溫原理及材料:熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用銠、鎳、錳等材料制造熱電阻。 ② 熱電阻測溫系統(tǒng)的組成:熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和數(shù)碼溫度控制顯示表等組成。必須注意兩點:“熱電阻和數(shù)碼溫度控制顯示表的分度號必須一致;為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響,必須采取三線制接法! 2、熱敏電阻:NTC熱敏電阻器,具有體積小,測試精度高,反應(yīng)速度快,穩(wěn)定可靠,抗老化,互換性,一致性好等特點。廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣設(shè)備、電子體溫計、液位傳感器、汽車電子、電子臺歷等領(lǐng)域。 |
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