測(cè)溫元件選型

1、測(cè)溫元件選型目前工業(yè)上常用的測(cè)溫方式主要區(qū)分為接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫。接觸式測(cè)溫常用的測(cè)溫元件有：熱電阻、熱電偶、雙金屬。 熱電阻熱電阻的測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。工業(yè)用熱電阻一般采用目前Cu5O.CulOO基本也已棄 用，鎧熱電阻也以Pt 100應(yīng)用最為廣泛，精度要求特別高的場(chǎng)合使用Pt 1000,鎧熱電阻的 測(cè)溫的圍一般為零下200-800攝氏度，銅熱電阻為零下40到140攝氏度。熱電阻和熱電偶 相比，其不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，而且比熱電偶便宜。熱電阻接線有二線制、三線制、四線制：二線制連接方式存在引線電阻無法消除的問題，特別是遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，導(dǎo)致測(cè)量誤差大，

2、這種接法只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。三線制連接方式在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線，這種方式 與電橋配套使用，兩根導(dǎo)線分別接在電橋的兩個(gè)橋背上，另一根線接在電橋的電源上，消除 了引線電阻的誤差。三線制連接方式是最常用的熱電阻連接方式。四線制連接方式在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線，其中兩根引線為熱電阻提供恒定 電流I,把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U,再通過另兩根引線把U引至二次儀表。這種接線方式可完全 消除引線的電阻影響，主要用于要求高精度的溫度測(cè)量場(chǎng)合。 熱電偶熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩 個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這

3、種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。 閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)有兩種電勢(shì)組成：溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密 度，所以他們產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同，而接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí)， 因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電 勢(shì)，接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。目前國(guó)際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)，國(guó)際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分 別為B, R, S, K, N, E, J和T,其測(cè)疑溫度的最低可測(cè)零下270攝氏度，最高可達(dá)1800 攝氏度，其中

4、B, R, S屬于鎧系列的熱電偶，由于鎧屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金 屬熱電偶，而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。B型熱電偶：鎧鏈30鎧鋌6,溫度圍01600C （短期可用到L800C）；R型熱電偶：鈾鏈13-缶，溫度圍01300X：；S型熱電偶：鎧鏈10鎧，溫度圍01300X：（短期可用到1600笙）；K型熱電偶：銀輅一鑲硅，溫度圍-2001200X：（短期可用到1800C）:N型熱電偶：鐮輅硅一銀硅鎂，溫度圍-2001300P （短期可用到180（TC；E型熱電偶：鐮輅一康銅，溫度圍-20075（TC （短期可用到900C）；J型熱電偶：鐵-康銅熱電偶，溫度圍-2101000C；T型

5、熱電偶：銅一康銅，溫度圍-200350它（短期可用到400七）。正槻S缺10純柏R餡鏈13純鉗B舘鍵30柏鏈GK銀恪T純鈕JNmilE熱電偶的信號(hào)傳輸需要補(bǔ)償導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，不同分度號(hào)的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo) 線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離熱源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。熱電阻、熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的遠(yuǎn)傳信號(hào)溫度器件。結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和 鎧裝型。 雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表?？梢灾苯訙y(cè)呈各種生產(chǎn)過程中的 -8or-+5oor圍液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。工業(yè)用雙金屬溫度計(jì)主要的元件是一個(gè)用兩種或 多種金屬片疊壓在一起組成的多層金屬片，利用兩

6、種不同金屬在溫度改變時(shí)膨脹程度不同的 原理工作的。是基于繞制成環(huán)性彎曲狀的雙金屬片組成。一端受熱膨脹時(shí)，帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)， 工作儀表便顯示出熱電勢(shì)所應(yīng)的溫度值。 接觸式測(cè)溫元件在選型時(shí)主要考慮插深、材質(zhì)、過程連接、輸出信號(hào)。插深影響測(cè)量精度；材質(zhì)選擇主要看被測(cè)介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)弱、測(cè)量腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)一般 采取保護(hù)管襯氟的防腐措施；過程連接影響安裝；輸出信號(hào)決定信號(hào)采集模塊或者二次表選 型。非接觸式測(cè)溫主要以紅外測(cè)溫儀為主。紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理基于一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出 紅外輻射能量。物體的紅外輻射待性、輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布，與它的表面溫度 有著十分密切的關(guān)系。因此

7、，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)疑，能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表 面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依捋的基礎(chǔ)。當(dāng)用紅外輻射測(cè)溫儀測(cè)量目標(biāo)的溫度時(shí)首先 要測(cè)量出目標(biāo)在其波段圍的紅外輻射呈，然后由測(cè)溫儀計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的溫度。單色測(cè)溫儀 與波段的輻射量成比例；雙色測(cè)溫儀與兩個(gè)波段的輻射量之比成比例。紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。 光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。 紅外能呈聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過放大器和信號(hào)處理電路， 并按照儀器的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。選擇紅外測(cè)溫儀可分

8、為三個(gè)方面：（1）性能指標(biāo)方面如溫度圍、光斑尺寸、工作波長(zhǎng)、測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間等；環(huán)境和工作條件方面，如 環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等；其他選擇方面，如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能 以及價(jià)格等，也對(duì)測(cè)溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。（2）確定測(cè)溫圍測(cè)溫圍是測(cè)溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫圍。 因此，用戶的被測(cè)溫度圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據(jù)黑體輻射 定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量 的變化，因此，測(cè)溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。（3）確定目標(biāo)尺寸紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀（輻射比

9、色測(cè)溫儀）。對(duì)于單色測(cè) 溫儀，在進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿測(cè)溫儀視場(chǎng)。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過視場(chǎng)大小的 50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng)，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀數(shù), 造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng)，測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景彫響。 確定光學(xué)分辨率（距離系靈敏）光學(xué)分辨率由D與S之比確定，是測(cè)溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測(cè)量光斑直徑S之比。 如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測(cè)量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高 光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。光學(xué)分辨率越高，即増大D： S比值，測(cè)溫儀的成本也越高。 確定波長(zhǎng)圍目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測(cè)溫儀的光譜響應(yīng)或

10、波長(zhǎng)。對(duì)于高反射率合金材料， 有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū)，測(cè)疑金屬材料的最佳波長(zhǎng)是近紅外，可選用0. 181.0mm 波長(zhǎng)。其他溫區(qū)可選用L6mm、2.2mm和3. 9mm波長(zhǎng)。由于有些材料在一定波長(zhǎng)是透明的， 紅外能量會(huì)穿透這些材料，對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長(zhǎng)。如測(cè)量玻璃部溫度選用1.0mm、 2. 2mm和3. 9mm （被測(cè)玻璃要很厚，否則會(huì)透過）波長(zhǎng)；測(cè)量玻璃部溫度選用5.0mm波長(zhǎng)； 測(cè)低區(qū)區(qū)選用814mm波長(zhǎng)為宜；再如測(cè)量聚乙烯塑料薄膜選用3.43mm波長(zhǎng)，聚酯類選用 4. 3mm或7. 9mm波長(zhǎng)。厚度超過0. 4mm選用814mm波長(zhǎng)；又如測(cè)火焰中的C02用窄帶4. 24

11、4.3mm波長(zhǎng)，測(cè)火焰中的CO用窄帶4.64mm波長(zhǎng)，測(cè)呈火焰中的N02用4.47mm波長(zhǎng)。 確定響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間表示紅外測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)溫度變化的庾應(yīng)速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量 所需要時(shí)間，它與光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 速度很快或測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測(cè)溫儀，否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響 應(yīng)，會(huì)降低測(cè)量精度。但并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測(cè)溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo) 熱過程存在熱慣性時(shí)，測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此，紅外測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間的 選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng)。 環(huán)境條件考慮測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響，應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測(cè) 溫精度甚至引起測(cè)溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用 廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán) 境影響并保護(hù)測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。在確定附件時(shí)，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，以降低安 裝成本。當(dāng)煙霧、灰塵或其他顆粒降低測(cè)量能量信號(hào)，雙色測(cè)溫儀是最佳選擇。在噪聲、電 磁場(chǎng)、震動(dòng)或難以接近環(huán)境條件下，或其他惡劣條件下，光纖雙色測(cè)溫儀是最佳選擇。在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下，可以選擇測(cè)溫頭和顯示器分開的系統(tǒng)，以便于安裝和配 置?？?/p>