热电式传感器 编辑词条 发表评论(0)

热电式传感器

       温度是表征物体冷热程度的物理量。它反映物体内部各分子运动平均动能的大小。温度可以利用物体的某些物理性质（电阻、电势、等）随着温度变化的特征进行测量。测量方法按作用原理分接触式和非接触式。

传感器

      接触式传感器接触温度场，二者进行热交换。如：热电偶、热电阻温度传感器。测温范围在-250——1800度，适用于远距离多点测量。

目前工业上常用的有四种标准化热电偶：

四种标准化热电偶

1.镍铬-考铜(E型)
2.镍铬-镍铝(K型)
3.铂铑30-铂铑6（B型）
4.铂铑10-铂(S型）
为了适应不同生产对象的测温要求和条件,热电偶的结构形式有普通型热电偶、铠装型热电偶和薄膜热电偶等。
1.普通型热电偶普通型结构热电偶工业上使用最多,它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。

普通型热电偶

2.铠装热电偶铠装热电偶又称套管热电偶。它是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体,它可以做得很细很长,使用中随需要能任意弯曲。铠装热电偶的主要优点是测温端热容量小,动态响应快,机械强度高,挠性好,可安装在结构复杂的装置上,因此被广泛用在许多工业部门中。

铠装热电偶

3.薄膜热电偶是由两种薄膜热电极材料,用真空蒸镀、化学凃层等办法蒸镀到绝缘基板上面制成的一种特殊热电偶,薄膜热电偶的热接点可以做得很小（可薄到0.01~0.1μm）,具有热容量小,反应速度快等的特点,热相应时间达到微秒级,适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。

薄膜热电偶

热电偶实例

热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。
1.优点：
①测量精度高；
②有较大的测量范围；－200～600℃；
③易于使用在自动测量和远距离测量中。
2.分类
热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类,一般把金属热电阻称为热电阻,而把半导体热电阻称为热敏电阻。
3.常用热电阻
用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率,R-t关系最好成线性,物理化学性能稳定,复现性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
4.热电阻的结构

热电阻的结构

5.热电阻传感器应用
       内部引线方式有两线制、三线制和四线制三种。二线制中引线电阻对测量影响大,用于测温精度不高场合。三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响,用于高精度温度检测。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。

内部引线方式

6.半导体热敏电阻传感器
6.1热敏电阻的特点：
①电阻温度系数大，灵敏度高
②结构简单
③电阻率高，热惯性小
④阻值与温度变化呈非线性
⑤稳定性和互换性较差
6.2热敏电阻主要由热敏探头、引先壳体构成

热敏电阻构造

热敏电阻的结构形式

热电阻实例

  红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：
（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；
（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；
（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；
（4）红外测距和通信系统；
（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

红外温度传感器

      红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。

红外传感器工作原理：
　　
（1）待侧目标。根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。
（2）大气衰减。待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。
（3）光学接收器。它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷达天线，常用是物镜。
（4）辐射调制器。对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。
（5）红外探测器。这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。
（6）探测器制冷器。由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。
（7）信号处理系统。将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。
（8）显示设备。这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显像管、红外感光材料、指示仪器和记录仪等。
　　
依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。

红外传感器实例

传感器信息港http://www.sensorworld.com.cn/
中国传感器http://www.sensor.com.cn/
中国传感器信息网http://www.sensor.com.cn/
仪器仪表与传感器http://www.isnmag.com/
传感器咨询网http://www.globalsensors.com.cn