測溫元件工作原理和故障處理

1、測溫元件的工作原理和故障處理現(xiàn)代溫度測量方法現(xiàn)代溫度測量方法1溫度測量技術近年發(fā)展重點及趨勢溫度測量技術近年發(fā)展重點及趨勢2北玻院試驗廠測溫元件北玻院試驗廠測溫元件3現(xiàn)代溫度測量方法現(xiàn)代溫度測量方法 溫度是國際單位制（溫度是國際單位制（SISI）中七個基本物理量之一。）中七個基本物理量之一。它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究有著密切的關系，它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究有著密切的關系，幾乎沒有不要求溫度檢測的生產(chǎn)過程和科學研究。幾乎沒有不要求溫度檢測的生產(chǎn)過程和科學研究。 一般來講。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。一般來講。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。 常用的溫標有經(jīng)驗溫標、熱力學溫標

2、和國際溫標等常用的溫標有經(jīng)驗溫標、熱力學溫標和國際溫標等幾種。幾種。溫度測量方法分類溫度測量方法分類溫度測量方法的分類溫度測量方法的分類1 1接觸法測溫：敏感元件直接與被測對象接觸，通過傳導或?qū)α鬟_到熱接觸法測溫：敏感元件直接與被測對象接觸，通過傳導或?qū)α鬟_到熱平衡，反映被測對象的溫度。平衡，反映被測對象的溫度。優(yōu)點：直觀、可靠。優(yōu)點：直觀、可靠。缺點：存在負載效應；受到測量條件的限制，不能充分接觸，使檢測元缺點：存在負載效應；受到測量條件的限制，不能充分接觸，使檢測元件溫度與被測件溫度與被測 對象溫度不一致；熱量傳遞需要一定時間造成測溫滯后現(xiàn)對象溫度不一致；熱量傳遞需要一定時間造成測溫滯后現(xiàn)

3、象。（動態(tài)誤差）象。（動態(tài)誤差）2 2非接觸法測溫：檢測部分與被測對象不直接接觸，不破壞原有溫度場。非接觸法測溫：檢測部分與被測對象不直接接觸，不破壞原有溫度場。通常用來測量通常用來測量10001000以上的移動、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。以上的移動、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。溫度計的使用范圍溫度計的使用范圍接觸式測溫方法原理及特點接觸式測溫方法原理及特點膨脹式測溫方法膨脹式測溫方法膨脹式測溫是一種比較傳統(tǒng)的溫度測量方法，它主要利用物質(zhì)的熱脹冷縮原理，即根據(jù)物體體積或幾何變形與溫度的關系進行溫度測量。膨脹式溫度計包括玻璃液體溫度計、雙金屬膨脹式溫度計和壓力式溫度計等。玻璃液體溫度計 雙金屬

4、膨脹式溫度計 壓力式溫度計接觸式測溫方法原理及特點接觸式測溫方法原理及特點電量式溫度測溫方法電量式溫度測溫方法電量式測溫方法主要利用材料的電勢、電阻或其它電性能與溫度的單值關系進行溫度測量，包括熱電偶溫度測量、熱電阻和熱敏電阻溫度測量、集成芯片溫度測量等。 熱電偶 防爆熱電阻接觸式測溫方法原理及特點接觸式測溫方法原理及特點接觸式光電、熱色測溫方法接觸式光電、熱色測溫方法接觸式光電測溫方法主要是指通過接觸被測對象，將溫度變化引起的熱輻射或其他光電信號引出，通過光電轉(zhuǎn)換器件檢測該信號，從而獲得測溫結果的方法。主要有光纖式溫度測量和熱色測溫等。光纖光柵溫度計 BGK-FBG-4700 示溫漆非接觸式

5、測溫方法原理及特點非接觸式測溫方法原理及特點輻射式測溫方法輻射式測溫方法輻射式測溫方法是以熱輻射定律為基礎的，由于實際物體往往是非黑體，因此引入了輻射溫度、亮度溫度和顏色溫度等表觀溫度的概念，基于以上三種表觀溫度測量方法的高溫計分別稱為全輻射高溫計、亮度式高溫計和比色式高溫計。光譜測溫方法光譜測溫方法光譜測溫方法主要適用于高溫火焰和氣流溫度的測量。當單色光線照射透明物體時，會發(fā)生光的散射現(xiàn)象，散射光包括彈性散射和非彈性散射，彈性散射中的瑞利散射和非彈性散射的拉曼散射的光強都與介質(zhì)的溫度有關。相比而言，拉曼散射光譜測溫技術的實用性更好，常用拉曼散射光譜來測量溫度。光纖傳感輻射式測溫儀非接觸式測溫

6、方法原理及特點非接觸式測溫方法原理及特點激光干涉測溫方法激光干涉測溫方法基于干涉原理的各種光學方法測量介質(zhì)的溫度場，均可以等效為測量介質(zhì)的折射率分布。它們的測量原理是將流場中各處折射率的變化（即被測介質(zhì)密度的變化）轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N光參量的變化，記錄并處理后可以得到其溫度和分布。聲波、微波測溫方法聲波、微波測溫方法聲學測溫是基于聲波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)溫度有關的原理實現(xiàn)的，因此只要測得聲速，就可以推算出溫度。微波衰減法可以用來測量火焰溫度，其原理是當入射微波通過火焰時，與火焰中的等離子體相互作用，使出射的微波強度減弱，通過測量入射微波的衰減程度可以確定火焰氣體的溫度。溫度測量技術近年來的發(fā)展重點溫

7、度測量技術近年來的發(fā)展重點熱電阻溫度計熱電阻溫度計在用來進行低溫測量的熱電阻溫度計中，占比例最大的是鉑電阻。ITS-90國際溫標規(guī)定工業(yè)裝置和實驗研究的低溫測量中，低溫區(qū)13.8033K273.16K范圍內(nèi)用鉑電阻作標準溫度計。目前，各國普遍將鉑電阻溫度計用于較精密的測量。薄膜電阻在法國、德國生產(chǎn)發(fā)展很快，有完整的流水線，產(chǎn)量也很高。國家國家電阻類型電阻類型優(yōu)點優(yōu)點美國直徑4m鎢絲可測量80K400K溫度碳電阻溫度計定點測量幾十mK到30K的低溫德國精密錳銅電阻最穩(wěn)定的電阻材料日本鈮薄膜作電極解決電阻溫度計易受外部干擾，產(chǎn)生較大誤差的問題溫度測量技術近年來的發(fā)展重點溫度測量技術近年來的發(fā)展重點

8、熱電偶溫度計熱電偶溫度計以美國為代表的一些發(fā)達國家生產(chǎn)的熱電偶特點：（1）裝配式熱電偶和鎧裝熱電偶并行發(fā)展，但受工藝的影響，裝配式廉金屬熱電偶價格并不廉，只有鎧裝化才能使金屬材料大量節(jié)約，成本降低，并具有耐壓、耐沖擊、耐腐蝕、熱響應時間短、使用壽命長、易于安裝的優(yōu)點。（2）熱電偶的材料品種多。國際電工委員會確認的品種、代號共8種，B,S,K,E,J,T,R,N。但不少廠家還生產(chǎn)許多非標準熱電偶，一些由金、鎢、錸、鉑、銠等金屬的合金制成。（3）熱電偶保護管材料品種多。許多熱電偶保護管在美國已經(jīng)規(guī)格化，能大批生產(chǎn)。美國和澳大利亞合作研制的新型鎳鉻硅-鎳硅熱電偶，熱穩(wěn)定性是其他廉金屬熱電偶的460倍

9、，測量范圍-2401230，是一種前途廣闊的熱電偶。目前德國的熱電偶產(chǎn)品，也在一定程度上代表了國際水平。溫度測量技術近年來的發(fā)展重點溫度測量技術近年來的發(fā)展重點熱敏電阻溫度計熱敏電阻溫度計熱敏電阻約占全部低溫熱敏元件總量的40%以上，是低溫傳感器的主流，國際上其產(chǎn)值在各類溫度計中排第三位。我國的熱敏電阻目前阻值精度一般為5% ，B 值精度為3% ，響應時間十幾秒。日本擁有雄厚的力量，產(chǎn)量約占世界的，其次為美國，約占 。溫度測量技術近年來的發(fā)展重點溫度測量技術近年來的發(fā)展重點紅外輻射溫度計紅外輻射溫度計輻射式溫度計是依據(jù)物體輻射的能量來測量其溫度的傳感器。它屬于非接觸式，具有測溫范圍寬、反應迅速

10、、熱惰性小等優(yōu)點。這種傳感器適用于腐蝕性場合、運動狀態(tài)物體的溫度測量。新型低溫溫度傳感器的測量成果新型低溫溫度傳感器的測量成果近年來在低溫溫度測量方面，一些國家取得了可喜的成果。u 俄羅斯研制了電聲氣體溫度計，在2K273K溫度范圍內(nèi)測定熱力學溫度的誤差約為0.01，研制的石英晶體音叉溫度傳感器，測量范圍4.2K+250；u澳大利亞定容氣體溫度計在2K16K溫度范圍內(nèi)準確度達0.003K；u美國研制的25歐低溫標準鉑電阻溫度計，電橋分辨率0.00002 ，利用KClO3 晶體共振溫度計測量12K297K的溫區(qū)，綜合誤差為0.001K0.01K；u意大利也利用電子熱噪聲求出絕對零度附近的溫度，精

11、度達 10-4K。溫度傳感器的發(fā)展趨勢溫度傳感器的發(fā)展趨勢u向高精度方向發(fā)展 u向集成化方向發(fā)展u向智能化方向發(fā)展u從模擬化向數(shù)字化發(fā)展u向高可靠性、長壽命方向發(fā)展u向小型化、微型化方向發(fā)展u從傳統(tǒng)材料向新材料發(fā)展u向民用方向發(fā)展我國與國外主要技術差距我國與國外主要技術差距1.材料方面包括金屬、非金屬、化工、陶瓷、半導體等，國內(nèi)冶金、化工現(xiàn)有條件往往難以提供各類用量小、質(zhì)量高、規(guī)格要求特殊的基礎材料。國外在對材料要求較高時可采用雙真空冶煉及定向處理，消除雜質(zhì)，由專門的機構完成，使產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性得以保證。2.工藝方面包括基礎工藝及特殊工藝兩方面。我國工業(yè)還不能完全解決諸如等離子、激光、電子束之

12、類加工工藝，在特殊工藝上又常常被人忽視，不注意積累開發(fā)。國外往往開展長期工作積累經(jīng)驗，他們對傳感器的結構、材料、工藝等都十分重視，與國內(nèi)重理論、輕實踐，重設計、輕工藝的習俗正好相反。我國與國外主要技術差距我國與國外主要技術差距3.研制規(guī)模傳感器屬知識密集型開發(fā)產(chǎn)品，人員結構具有較高知識水平。國外研制、開發(fā)、生產(chǎn)傳感器的企業(yè)多為202000 人的規(guī)模，都是充分利用本國或其他國家專業(yè)化廠的特點開展協(xié)作，本廠只組裝、測試，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量又使成本下降，便于競爭，極大地提高了效率。4.銷售意識法國是歐洲生產(chǎn)溫度傳感器的主要國家之一，開發(fā)研制和生產(chǎn)水平在國際上處于中上等，推廣應用搞得好，供售關系密切，需要的零件基本上是靠其他專業(yè)企業(yè)協(xié)作加工完成，二次儀表的水平、質(zhì)量比較高，均是按國際標準和歐洲標準生產(chǎn)的，傳感器基本上都配有二次儀表。在這一點上，我國的儀表與之相比差距明顯。北玻院試驗廠測溫元件北玻院試驗廠測溫元件MF51型電阻系珠狀，玻璃密封式半導體溫度敏感元件，主要用于溫度檢測和控制系統(tǒng)中，具有穩(wěn)定性好，靈敏度高，熱響應快等優(yōu)點。在家用電器的溫度控制和工業(yè)控溫系統(tǒng)中廣泛采用。北玻院試驗廠測溫元件北玻院試驗廠測溫元件互換熱敏電阻兩個單支熱敏電阻串聯(lián)或并聯(lián)在一起，組成互換熱