什么是主流温度传感器?如何选择? 16世纪末,伽利略(Galileo)创建了一种显示温度变化的设备,利用容器中的空气收缩原理观察水柱的高度来判断温度变化。
我们目前所知道的温度计是由圣托里奥(Santorio)于1612年发明的,但当时他只是制作了一个原型。
自其发展以来,作为工业,物联网和医疗等行业中最常见的传感器,温度传感器的发展可谓百花齐放。
根据作用方式,它分为接触式和非接触式温度传感器。
接触温度传感器包括双金属温度计,玻璃液体温度计,压力温度计,电阻温度计,热敏电阻和热电偶等;非接触式温度传感器基本上基于黑体辐射的基本定理,这种类型的传感器仅适用于黑体。
测得的温度为实际温度。
对于非黑体,需要校正材料的表面发射率。
但是,由于发射率受温度,波区,表面状况和涂层等因素的影响,因此难以保证材料的表面发射率的测试精度。
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当前有四种主流的温度传感器,即RTD,热敏电阻,热电偶和具有数字和模拟接口的集成电路传感器。
RTD温度传感器主要由金属制成,通过受温度变化影响其自身的电阻值来测量温度。
尽管常用的金属是铜、,子和f子合金,但钳子具有良好的线性,可重复性和稳定性,可以稳定温度参考的位置,以传输国际标准。
RTD的电阻随温度的升高而增加,但并非严格线性。
根据下图,我们可以看到会有一点偏差。
通常,可以将电阻值数字化以找到校正因子。
以夹子为例。
就性能而言,该夹具RTD具有上述线性,可重复性和稳定性,温度测量范围为-200〜+ 650°C和温度测量精度为0.1〜1.0°C的优点。
它的性能也比较好。
但是,RTD的缺点也很明显。
由于它们需要恒定的电压/电流,因此在通电过程中产生的功率会影响测得的温度并影响精度(需要进一步校正)。
此外,当输出RTD模拟信号时,还需要计算放大器和ADC组件自身的误差。
热敏电阻类似于RTD,并且热敏电阻也是电阻传感器。
其分类主要根据温度系数来划分,分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)。
PTC的主要材料是掺杂的BaTiO3半导体陶瓷,而NTC的主要材料是过渡金属氧化物半导体陶瓷。
以NTC为例。
尽管它没有线性变化,但其线性是指数函数,并且电阻值随温度升高而降低。
由于其自身的材料因素,与夹具RTD相比,其总体价格相对经济。
同时,材料选择相对灵活,可以加工成各种形状并小型化。
此外,由于其电阻对温度变化极为敏感,因此其测量精度可与钳位RTD的测量精度相比较,后者为0.05〜1.5°C。
同样,由于上电过程中产生的自热和ADC等因素会影响测量结果,因此NTC测量结果也需要校正。
它的适用温度范围比较苛刻,通常在0-150°C左右。
需要指出的是,由于NTC软件易于老化,因此稳定性也是中等的。
热电偶热电偶传感器是一种非常常见的接触传感器,通过在两端连接两种不同的导体材料来形成回路。
当结两端的温度不同时,电路将产生电动势,也称为热电势。
根据热电势的大小,温度将显示在所连接的刻度盘上。
由于所用材料的灵活性,热电偶传感器具有较宽的温度测量范围,并且最高工作温度可以达到2000°C以上。
它是一种耐用的设备,可以在危险和恶劣的环境中使用。
同时,其感应结直接暴露在外,因此它对温度变化迅速做出响应。
实际上