?溫度定義為物質(zhì)的能級,可以通過(guò)該物質(zhì)的某些變化來(lái)證明。
溫度傳感器種類(lèi)繁多并且有一個(gè)共同點(diǎn):它們都通過(guò)感測物理特性的某些變化來(lái)測量溫度。
這里討論的七個(gè)基本類(lèi)型的溫度測量傳感器是熱電偶,電阻溫度設備(RTD,熱敏電阻),紅外輻射器,雙金屬設備,液體膨脹設備,分子狀態(tài)變化和硅二極管。
無(wú)論是溫度計還是熱電偶,不同類(lèi)型的傳感器都可以測量溫度。
1.熱電偶
熱電偶是電壓設備,可指示電壓變化時(shí)的溫度測量。隨著(zhù)溫度升高,熱電偶的輸出電壓升高——不一定是線(xiàn)性的。
熱電偶通常位于金屬或陶瓷屏蔽罩內,以防止其暴露于各種環(huán)境中。金屬護套熱電偶也可提供多種類(lèi)型的外部涂層,例如鐵氟龍,可在酸和強堿溶液中無(wú)故障使用。
2. 電阻式溫度測量裝置
電阻式溫度測量裝置也是電性的。它不像熱電偶那樣使用電壓,而是利用物質(zhì)的另一個(gè)隨溫度變化的特性--電阻。
而使用的電阻器件可分為:金屬電阻溫度器件(RTD)和熱敏電阻。
一般來(lái)說(shuō),RTD比熱電偶更具有線(xiàn)性。它們沿著(zhù)正方向增加,隨著(zhù)溫度的升高,電阻會(huì )上升。而熱敏電阻的結構類(lèi)型則完全不同。它是一種極度非線(xiàn)性的半導電器件,隨著(zhù)溫度的升高,電阻會(huì )降低。
3.紅外傳感器
紅外傳感器是非接觸式傳感器。例如,如果您將一個(gè)典型的紅外傳感器無(wú)接觸地舉到桌子的前部,則該傳感器會(huì )通過(guò)其輻射來(lái)告訴您桌子的溫度——在正常室溫下約為68°F.
在非接觸式冰水測量中,由于蒸發(fā),冰水在0°C下會(huì )稍微測量,這會(huì )稍微降低預期的溫度讀數。
4.雙金屬裝置
雙金屬裝置在加熱時(shí)利用金屬膨脹的優(yōu)勢。在這些設備中,兩種金屬結合在一起并與指針機械連接。加熱時(shí),雙金屬帶的一側將比另一側擴展更多。并且當正確地對準指針時(shí),會(huì )顯示溫度測量值。
雙金屬設備的優(yōu)點(diǎn)是便攜性和與電源的獨立性。但是,它們通常不如電氣設備準確,并且您無(wú)法像熱電偶或RTD這樣的電氣設備輕松記錄溫度值。但是可移植性是正確應用程序的絕對優(yōu)勢。
5.溫度計
溫度計是眾所周知的液體膨脹裝置,也用于溫度測量。一般而言,它們分為兩個(gè)主要類(lèi)別:汞類(lèi)型和有機(通常為紅色)液體類(lèi)型。兩者之間的區別很明顯,因為汞裝置在如何安全運輸或運輸方面有一定的局限性。
例如,汞被認為是環(huán)境污染物,因此破損可能是危險的。裝運前,請務(wù)必檢查當前對汞產(chǎn)品空運的限制。
6.狀態(tài)變化傳感器
狀態(tài)變化溫度傳感器測量的就是溫度變化帶來(lái)的材料狀態(tài)變化,就像從冰到水再到蒸汽的變化。市面上可以買(mǎi)到的這種類(lèi)型的設備有標簽、顆粒、蠟筆或油漆的形式。
例如,標簽可以用在蒸汽疏水閥上。當疏水閥需要調整時(shí),它就會(huì )變熱;然后,標簽上的白點(diǎn)就會(huì )通過(guò)變黑來(lái)表示溫度的上升。即使溫度恢復正常,白點(diǎn)也會(huì )保持黑色。
狀態(tài)變化標簽以°F和°C為單位表示溫度測量。對于這些類(lèi)型的設備,當超過(guò)所顯示的溫度時(shí),白點(diǎn)會(huì )變成黑色;而且它是一個(gè)不可逆轉的傳感器,一旦它改變顏色就會(huì )保持黑色。當您需要確認溫度沒(méi)有超過(guò)某個(gè)水平時(shí),溫度標簽就會(huì )很有用,也許是出于工程或法律原因,在運輸過(guò)程中。由于狀態(tài)變化器件與雙金屬帶一樣是非電性的,因此在某些應用中具有優(yōu)勢。該系列傳感器的某些形式(漆、蠟筆)不會(huì )變色,它們所做的標記只會(huì )消失。顆粒型的則會(huì )在視覺(jué)上變形或完全融化。
局限性包括響應時(shí)間相對較慢。因此,如果你有一個(gè)溫度峰值上升,然后很快就下降,可能沒(méi)有明顯的反應。精度也不如大多數其他工業(yè)上常用的設備高。然而,在您需要不需要電源的非逆轉指示的應用領(lǐng)域,它們是非常實(shí)用的。
其他可翻轉標簽的操作原理與使用液晶顯示器的原理完全不同。根據所達到的溫度,顯示的顏色從黑色變?yōu)樽厣?、藍色或綠色。
例如,一個(gè)典型的標簽在低于所感應的溫度時(shí)是全黑的。隨著(zhù)溫度測量值的上升,在例如33°F的位置會(huì )出現一種顏色--首先是藍色,然后是綠色,最后是棕色,當它通過(guò)指定溫度時(shí)。在任何特定的液晶設備中,您通常會(huì )看到兩個(gè)相鄰的色點(diǎn)--藍色的色點(diǎn)略低于溫度指示器,棕色的色點(diǎn)略高于溫度指示器。這可以讓您估計溫度,例如,在85°和90°F之間。
雖然它并不完全精確,但它的優(yōu)點(diǎn)是小巧、堅固、非電子指示器,可以持續更新溫度測量。
7. 硅二極管
硅二極管傳感器是一種專(zhuān)門(mén)為低溫范圍開(kāi)發(fā)的器件。從本質(zhì)上講,它們是一種線(xiàn)性器件,在低低溫區域,二極管的電導率呈線(xiàn)性增長(cháng)。
無(wú)論你選擇什么樣的傳感器,它都不可能單獨工作。由于大多數傳感器的選擇在溫度范圍和精度上有重疊,因此傳感器的選擇將取決于如何將其集成到一個(gè)系統中。