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首先,必須選擇傳感器的結(jié)構(gòu),使敏感元件的規(guī)定的測(cè)量時(shí)間之內(nèi)達(dá)到所測(cè)流體或被測(cè)表面的溫度。溫度傳感器的輸出僅僅是敏感元件的溫度。實(shí)際上,要確保傳感器指示的溫度即為所測(cè)對(duì)象的溫度,常常是很困難的。
在大多數(shù)情況下,對(duì)溫度傳感器的選用,需考慮以下幾個(gè)方面的問題:
(1) 被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制,是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送。
(2) 測(cè)溫范圍的大小和精度要求。
(3) 測(cè)溫元件大小是否適當(dāng)。
(4) 在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合,測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求。
(5) 被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害。
(6) 價(jià)格如何,使用是否方便。
溫度傳感器的選擇主要是根據(jù)測(cè)量范圍。當(dāng)測(cè)量范圍預(yù)計(jì)在總量程之內(nèi),可選用鉑電阻傳感器。較窄的量程通常要求傳感器必須具有相當(dāng)高的基本電阻,以便獲得足夠大的電阻變化。熱敏電阻所提供的足夠大的電阻變化使得這些敏感元件非常適用于窄的測(cè)量范圍。如果測(cè)量范圍相當(dāng)大時(shí),熱電偶更適用。將冰點(diǎn)也包括在 此范圍內(nèi),因?yàn)闊犭娕嫉姆侄缺硎且源藴囟葹榛鶞?zhǔn)的。已知范圍內(nèi)的傳感器線性也可作為選擇傳感器的附加條件。
響應(yīng)時(shí)間通常用時(shí)間常數(shù)表示,它是選擇傳感器的另一個(gè)基本依據(jù)。當(dāng)要監(jiān)視貯槽中溫度時(shí),時(shí)間常數(shù)不那么重要。然而當(dāng)使用過程中必須測(cè)量振動(dòng)管中的溫度時(shí),時(shí)間常數(shù)就成為選擇傳感器的決定因 素。珠型熱敏電阻和鎧裝露頭型熱電偶的時(shí)間常數(shù)相當(dāng)小,而浸入式探頭,特別是帶有保護(hù)套管的熱電偶,時(shí)間常數(shù)比較大。
動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量比較復(fù)雜,只有通過反復(fù)測(cè)試,盡量接近地模擬出傳感器使用中經(jīng)常發(fā)生的條件,才能獲得傳感器動(dòng)態(tài)性能的合理近似。
熱電偶、熱敏電阻(NTC / PTC)、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和芯片型溫度傳感器是測(cè)量中常見的類型,它們的特性區(qū)別詳情見下表。
熱電偶 |
熱敏電阻 |
RTD |
芯片型 |
|
典型溫度范圍 (大約) |
-270 to 1800°C |
0 to 100°C |
-250 to 900°C |
-55 to 150°C |
線性 |
較差 |
差 |
好 |
|
準(zhǔn)確性 |
好 |
依賴校準(zhǔn) |
|
好 |
優(yōu)點(diǎn) |
自供電 堅(jiān)固耐用 |
快速響應(yīng)溫度變化 靈敏度高 |
準(zhǔn)確 穩(wěn)定 |
線性表現(xiàn)良好 可以支持?jǐn)?shù)字接口 |
缺點(diǎn) |
非線性 需要參考數(shù)值 不穩(wěn)定 不敏感 |
非線性 有限的溫度范圍 需要電流源 |
需要電流源 電阻變化小 響應(yīng)慢 |
需要電源 自加熱 度范圍有限 |
典型應(yīng)用 |
極端溫度傳感 如烤箱,測(cè)試設(shè)備 |
低精度 中等溫度范圍 如吹風(fēng)機(jī),保護(hù)電路 |
高精度 延長(zhǎng)溫度范圍 如氣體和流體流動(dòng) |
計(jì)算機(jī) 可穿戴設(shè)備 和數(shù)據(jù)記錄 |
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