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1、不同溫度傳感器優(yōu)缺點
銅電阻:線性,價格較低,但靈敏度很低,體積大,對工作電源要求高,工作溫度范圍窄;
鉑電阻:線性和穩(wěn)定性較好,但靈敏度太低,對工作電源要求高,功耗大,價格貴;
熱電偶:的優(yōu)點是工作溫區(qū)寬,不需要工作電源,但它的靈敏度較,需要冷端補償,在有電磁干擾的環(huán)境中信號噪聲比比較低;
半導(dǎo)體熱敏電阻:具有低溫下靈敏度高,體積小,價格便宜等優(yōu)點,但其特性呈現(xiàn)非線性,互換性差,靈敏度不恒定,低溫下靈敏度高,高溫下靈敏度低,其穩(wěn)定性最差;
PN 結(jié)溫度傳感器:具有線性好,靈敏度高,功耗低,對工作電源要求低,價格較低等優(yōu)點,但其一致性差,特性不能分度,互換性無保障,特性參數(shù)不規(guī)范,使用不方便;
集成溫度傳感器:具有線性較好,靈敏度高,對工作電源要求低等優(yōu)點,但其量程窄,校正麻煩,誤差大,體積大,價格昂貴。
2、熱電偶和熱電阻的主要區(qū)別
熱電偶與熱電阻均屬于溫度測量中的接觸式測溫,盡管其作用相同都是測量物體的溫度,但是他們的原理與特點卻不盡相同。
熱電偶
熱電偶是溫度測量中應(yīng)用泛的,主要特點就是測溫范圍寬,性能比較穩(wěn)定,同時結(jié)構(gòu)簡單,動態(tài)響應(yīng)好,更能夠遠傳 4-20mA 電信號,便于自動控制和集中控制。其測溫原理基于熱電效應(yīng)。
將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路,當(dāng)兩個接點處的溫度不同時,回路中將產(chǎn)生熱電勢,這種現(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)生的熱電勢有兩種電勢組成:溫差電勢和接觸電勢。
溫差電勢
是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢,不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度,所以產(chǎn)生的電勢也不相同。
接觸電勢
指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時,因為他們的電子密度不同所以產(chǎn)生一定的電子擴散,當(dāng)他們達到一定的平衡后所形成的電勢,接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點的溫度。
目前,國際上應(yīng)用的熱電偶具有一個標準規(guī)范,國際上規(guī)定熱電偶分為八個不同的分度,分別為 B,R,S,K,N,E,J 和 T,其測量溫度的可測零下 270℃,可達 1800℃,其中 B,R,S 屬于鉑系列的熱電偶,由于鉑屬于貴重金屬,所以又被稱為貴金屬熱電偶。而剩下的幾個則稱為廉價金屬熱電偶。
熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種:普通型和鎧裝型。
普通性熱電偶
一般由熱電極,絕緣管,保護套管和接線盒等部分組成,而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲,絕緣材料和金屬保護套管三者組合裝配后,經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅實的組合體。但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進行傳遞,這種導(dǎo)線我們稱為補償導(dǎo)線。
不同的熱電偶需要不同的補償導(dǎo)線,其主要作用就是與熱電偶連接,使熱電偶的參比端遠離電源,從而使參比端溫度穩(wěn)定。
補償導(dǎo)線又分為補償型和延長型兩種,延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補償?shù)臒犭娕枷嗤菍嶋H中,延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬,一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了,熱電偶的正極連接補償導(dǎo)線的紅色線,而負極則連接剩下的顏色。一般的補償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。
熱電阻不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。但是由于他的測溫范圍使他的應(yīng)用受到了一定的限制,熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。其優(yōu)點也很多,也可以遠傳電信號,靈敏度高,穩(wěn)定性強,互換性以及準確性都比較好,但是需要電源激勵,不能夠瞬時測量溫度的變化。
工業(yè)用熱電阻一般采用 Pt100,Pt10,Cu50,Cu100,鉑熱電阻的測溫的范圍一般為零下 200-800℃,銅熱電阻為零下 40 到 140℃。熱電阻和熱電偶一樣的區(qū)分類型,但是他卻不需要補償導(dǎo)線,而且比熱電偶便宜。鉑熱電阻的安裝形式很多,有固定螺紋安裝,活動螺紋安裝,固定法蘭安裝,活動法蘭安裝,活動管接頭安裝,直行管接頭安裝等等。
熱電阻與熱電偶的選擇的區(qū)別
——溫度范圍的選擇
熱電阻是測量低溫的溫度傳感器,一般測量溫度在-200~800℃,而熱電偶是測量中高溫的溫度傳感器,一般測量溫度在 400~1800℃,在選擇時如果測量溫度在 200℃左右就應(yīng)該選擇熱電阻測量,如果測量溫度在600℃就應(yīng)該選擇 K 型熱電偶,如果測量溫度在1200~1600℃就應(yīng)該選擇S型或者B型熱電偶。
熱電阻與熱電偶相比有以下特點:
(1)同樣溫度下輸出信號較大,易于測量。
(2)測電阻必須借助外加電源。
(3)熱電阻感溫部分尺寸較大,而熱電偶工作端是很小的焊點,因而熱電阻測溫的反應(yīng)速度比熱電偶慢;
(4)同類材料制成的熱電阻不如熱電偶測溫上限高。
熱電偶和熱電阻區(qū)別
、信號的性質(zhì)
熱電阻本身是電阻,溫度的變化,使電阻產(chǎn)生正的或者是負的阻值變化;而熱電偶是產(chǎn)生感應(yīng)電壓的變化,他隨溫度的改變而改變。雖然都是接觸式測溫儀表,但它們的測溫范圍不同,熱電偶使用在溫度較高的環(huán)境,如鉑銠 30---鉑銠6(B 型)測量范圍為 300 度~~1600 度,短期可測 1800 度。
S 型測一 20~~1300(短期 1600),K 型測一 50~~1000,短期 1200)。XK 型一 50~~600(800),E 型一40~~800(900)。還有 J 型,T 型等。這類儀表一般用于 500 度以上的較高溫度,低溫區(qū)時輸出熱電勢很,當(dāng)電勢小時,對抗干擾措施和二次表和要求很高,否則測量不準,還有,在較低的溫度區(qū)域,冷端溫度的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對誤差就顯得很突出,不易得到全補償。這時在中低溫度時,一般使用熱電阻測溫范圍為一 200~~500,甚至還可測更低的溫度(如用碳電阻可測到 1K 左右的低溫)。
現(xiàn)在正常使用鉑熱電阻 Pt100,(也有 Pt50、100 和 50 代表熱電阻在 0度時的阻值。在舊分度號中用 BA1,BA2 來表示,BA1 在 0 度時阻值為 46 歐姆,在工業(yè)上也有用銅電阻,分度號為 CU50 和 CU100,但測溫范圍較小,在一 50~~150之間,在一些特殊場合還有銦電阻、錳電阻等)。
第二、工作中的現(xiàn)場判斷
熱電偶有正負極、補償導(dǎo)線也有正負之分,首先保證連接,配置確。在運行中。常見的有短路,斷路,接觸不良(有萬用表可判斷)和變質(zhì)(根據(jù)表面顏色來鑒別)。
檢查時,要使熱電偶與二次表分開,用工具短接二次表上的補償線,表指示室溫再短接熱電偶接線端子,表批示熱電偶所在的環(huán)境溫度(不是,補償線有故障),再用萬用表 mv 檔大體估量熱電偶的熱電勢(如正常,請檢查工藝)。熱電阻短路和斷路用萬用表可判斷,在運行中,懷疑短路,只要將電阻端拆下一個線頭看顯示儀表,如到,熱電阻短路回零,導(dǎo)線短路,保證正常連接和配置時,表值顯示低或不穩(wěn),保護管可能性進水了顯示,熱電阻斷路顯示最小短路。
第三、從材料上分
熱阻是一種金屬材料,具有溫度敏感變化的金屬材料,熱電偶是雙金屬材料,既兩種不同的金屬,由于溫度的變化,在兩個不同金屬絲的兩端產(chǎn)生電勢差。
第四、兩種傳感器檢測的溫度范圍不一樣
熱阻一般檢測 0-150 度溫度范圍(當(dāng)然可以檢測負溫度),熱電偶可檢測0-1000 度的溫度范圍(甚至更高)所以,前者是低溫檢測,后者是高溫檢測。[1]
3、熱電堆與傳統(tǒng)熱敏電阻、熱電偶的區(qū)別
熱敏電阻器是敏感元件的一類,按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)。
熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感,不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大,負溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低,它們同屬于半導(dǎo)體器件。
熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
熱敏電阻與熱電偶都是測溫的傳統(tǒng)電子元器件,均需要與被測溫物體充分接觸;不同點是熱敏電阻測量的是溫度,而熱電偶與熱電堆測量的都是相對溫度,其“冷端”的溫度均需要測量或通過電路補償才能實現(xiàn)最終測溫。
MEMS 熱電堆與傳統(tǒng)熱電堆的區(qū)別
傳統(tǒng)型熱電堆:早先的紅外熱電堆探測器是利用掩膜真空鍍膜的方法,將熱電偶材料沉積到塑料或陶瓷襯底上獲得的,但器件的尺寸較大,膜厚控制不易,生產(chǎn)工藝不與 IC 生產(chǎn)工藝兼容,很難批量生產(chǎn)。
隨著微電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展,提出微電子機械系統(tǒng)(MFMs)的概念,進而發(fā)展了 MEMS 紅外熱電堆。
目前市場上熱電堆產(chǎn)品的核心芯片,基本上采用的是 MEMS 工藝生產(chǎn);根據(jù)熱電偶排列的不同,又分為平面式熱電堆與堆疊式熱電堆;平面式熱電堆又有單通道、雙通道、4 道通等熱電堆,雙通道以上的熱電堆,可以近似理解為簡單的熱電堆陣列,如果通道數(shù)足夠多并加上精密的熱電信號讀出電路、配套處理電路,便可熱成像。
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