温度传感器、温度变送器的应用方法

温度传感器、温度变送器的应用方法

测量温度的方法和技巧

　　热电偶测温范围广，下限达－270℃，上限达1800℃，热电阻常用的有铂电阻和铜电阻，铂热电阻测温范围为－200～960℃。铜热电阻常用来
做－50～150℃范围内的工业用电阻温度计。LM35集成温度传感器测量范围为2～150℃。

　　1. 集成温度传感器

　　集成温度传感器与集成电路融为一体，极大地提高了传感器的性能，它与传统的热电阻、热电偶等温度传感器相比，具有测温精度高，复现性好，线性优良，体积小，热容量小，稳定性好，输出电信号大等优点。集成温度传感器按输出形式可分为电压型和电流型两种。LM35集成温度传感器为电压输出型，常温下测温精度为±0.5℃以内，*大消耗电流只有70 µA，自身发热对测量精度影响在0.1℃以内。采用单电源供电时，测量温度范围为2～150℃；而采用双电源供电时，测量温度范围为－55～150℃ 和－40～110℃，无需进行调整；电压输出型µPC616 A集成温度传感器的灵敏度为10mV/K。 温度测量范围为－40～125℃，线性度平均为0.5%，µPC6l6 A还可以用于精度高的温度补偿与热电偶的基准接点补偿。其特点是外接元件少，容易组装，无需调整，精度高。AD590是电流输出型IC温度传感器， 温度测量范围为－55～150℃。

　　2. 热电偶

　　热电偶测温范围大，是工业上常用的测温元件，下限达－270℃ ，上限达1800℃以上。它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表。热电偶的原理是基于热电效应，将两种不同导体A、B两端连接在一起组成闭合回路，并使两端处于不同温度环境，在回路中会产生热电动势而形成电流，这一现象称为热电效应。这样的两种不同导体的组合称为热电偶，相应的电动势和电流称为热电动势和热电流，导体A、B称为热电极，置于被测温度的一端称为工作端，另一端称为参考端。当热电偶的材料均匀时，热电偶的热电动势大小与电极的几何尺寸无关，仅与热电偶材料的成分和冷、热两端的温差有关。但是，热电偶的使用温度与线径有关，线径越粗使用温度越高。若冷端温度恒定，热电动势就与被测温度成单值关系。热电偶通常由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等部分组成。在很宽的温度测量范围内，热电偶的特性是非线性的，因此，它不用公式计算，也不用特性曲线表示，而是用分度表给出。在使用热电偶测温时，必须能够熟练地运用热电偶的参考端（冷端）处理方法、安装方法、测温电路、测温仪表及在表面测温时的焊接方法等实用技术。

　　热电偶的参考端（冷端）处理：热电偶工作时，必须保持冷端温度恒定，并且热电偶的分度表是以冷端温度为0℃作出的。因在工程测量中冷端距离热源近，且暴露于空气中，易受被测对象温度和环境温度波动的影响，使冷端温度难以恒定而产生测量误差。为了消除这种误差，可采取下列温度补偿或修正措施。

　　1）参考端恒温法。将热电偶的参考端放在有冰水混合物的保温瓶中，可使热电偶输出的热电动势与分度值一致。工业现场可将参考端置于盛油的容器中，利用油的热惰性使参考端保持接近室温。

　　2）补偿导线法。采用补偿导线将热电偶延伸到温度恒定或温度波动较小处。为了节约贵重金属，热电偶电极不能做得很长，但在0～100℃范围内，可以用与热电偶电极有相同热电特性的廉价金属制作成补偿导线来延伸热电偶。在使用补偿导线时，必须根据热电偶型号选配补偿导线，补偿导线与热电偶两接点处温度必须相同，极性不能接反，不能超出规定使用温度范围。

　　利用热电偶测量大型设备的平均温度时，可将热电偶串联或并联使用。热电偶表面测温在300℃以下用热电偶测量物体表面温度，可用粘接剂将热电偶结点粘附于金属壁面，在温度较高时，常采用焊接方法把热电偶头部焊于金属壁面，注意插入深度。一般热电偶的插入深度应为：金属保护管直径的15～20倍，非金属保护管的10～15倍，对细管道内流体的温度测量应尤其注意。

　　3. 热电阻

　　热电偶传感器适用于测量500℃以上的高温，对于500℃以下的中、低温的测量就会遇到热电动势小、干扰大和冷端温度引起的误差大等困难，为此常用热电阻作为测温元件。
热电阻是利用导体电阻随温度变化这一特性来测量温度的，在测温和控温中广泛应用。热电阻种类较多，常用的有铂电阻和铜电阻 铂丝是热电阻用的*好材料，物理、化学性能非常稳定， 测量精度高。铂电阻主要用作标准电阻温度计，常用的有Pt100，测温范围为－200～960℃。但铂在高温下，易受还原性介质污染，使铂丝变脆并改变铂丝电阻与温度间的关系，因此使用时应装在保护套管中。铜丝的特点是价格便宜，纯度高，复制性好，线性特性仅次于铂，比铂电阻有较高的灵敏度，常用来做－50～150℃范围内的工业用电阻温度计。其缺点是电阻率较低，容易氧化，为此只能用在较低温度和没有水分及腐蚀性的介质中。

　　热电阻的测量方法：热电阻的测量方法有恒压法和恒流法两种。热电阻测温电路是电桥，采用普通电桥会因连接导线电阻受环境温度变化造成测量误差。消除这种误差的方法可以用三线制或四线制电桥。

　　结束语

　　温度传感器是科研和工农业生产的需要，温度是与改善人们生活紧密相关的一个重要物理量。温度传感器是利用材料、元件的温度特性测温的，要求材料只对温度敏感，且重复性好，滞后和时效小，灵敏度和精度高，性能稳定，可靠
等。常用的有热电偶、热电阻及集成温度传感器。在使用温度传感器测温时，必须能够熟练地掌握安装方法、测温电路、测温仪表及在表面测温时的焊接方法等实用技术，才能充分应用温度传感器达到测量温度目的