选择温度传感器的方法

温度是工业中测量最多的物理量,它是许多工业过程中的一个重要参数。 温度传感器将温度信息转换成电信号,可供测量仪器、显示器或自动化装置使用。

在现有多种温度传感器技术中,有两种完全不同的类型:

  • 接触式传感器是温度传感器的主要组成部分,其敏感元件位于传感器和待测温度之间的接触点。
  • 非接触式传感器使用红外技术来远程测量待测物体表面温度。

选择合适的温度传感器

  • 如何选择温度传感器?

    根据您的需要选择最合适的温度传感器,要弄清楚以下几个问题:

    应该选择接触式传感器还是红外传感器?
    接触式传感器有不同的形式,有适合测量表面温度的传感器,也有用于测量材料内部温度的传感器。 在任何情况下,传感器和待测物体之间的接触质量都是至关重要的。
    红外传感器只能测量目标表面的温度。 即使不需要接触,也必须注意传感器与其目标之间的大气性质,这会影响测量。

    对于接触式传感器,应该使用哪种技术? 有几种不同的选择: 热电偶,电阻传感器等。不能说一种技术比另一种技术更好,每种技术都有其优点和缺点:

    标准 电热偶 电阻温度传感器 热敏电阻
    精确度 * *** *
    线性度 ** *** *
    敏感度 * ** ***
    成本 *** * **

    如果要测量温度变化,传感器的响应时间也很重要,因为热电偶的响应时间比电阻温度传感器快。

    选择传感器本身时,需要测量的温度范围显然很重要,其技术也很重要。 热电偶和电阻温度传感器根据其敏感元件的材料和测量范围进行分类。

  • 为什么选择热电偶温度传感器?

    Danfoss丹佛斯热电偶温度传感器
    Danfoss丹佛斯热电偶温度传感器

    热电偶传感器基于Seebeck塞贝克效应,它由一端焊接在一起的两条不同的金属丝组成,称为热焊。 通过将称为参考焊缝的剩余两端连接到电压表,当热焊缝的温度与参考焊缝的温度不同时,可以测量电压。

    有几种类型的热电偶对应于不同的金属对。 每对金属都有不同的测量范围:

    类型 组成 温度范围
    T 铜/康铜 -250°C至400°C
    J 铁/康铜 -180°C至750°C
    E 铬/康铜 -40°C至900°C
    K 铬/铝 -180°C至1200°C
    S 铂铑(10%)/铂 0°C至1700°C
    R 铂铑(13%)/铂 0°C至1700°C
    B 铂铑(30 %)/铂铑(6%) 0°C至1800°C
    N 镍铬/镍 -270°C至1280°C
    G 钨/钨铼(26%) 0°C至2600°C
    C 钨铼(5%)/钨铼(26%) 20°C至2300°C
    D 钨铼(3%)/钨铼(25%) 0°C至2600°C

    一种热电偶与另一种热电偶的使用在很大程度上取决于它必须工作的温度范围以及环境类型:

    • E: 推荐用于不断氧化或惰性气氛。
    • J: 适用于真空、还原或惰性环境。
    • K: 推荐用于不断氧化或中性气氛。
    • N: 可用于K类元素存在寿命问题的应用。
    • T: 可用于氧化、还原或惰性气氛以及真空中。 在潮湿环境中不易腐蚀。
    • R和S: 建议用于高温。 必须用非金属保护管和陶瓷绝缘体进行保护。 R型用于工业,S型用于实验室。
    • B: 与R和S相同,但能够测量更高的温度。

    优点:

    • 高温下的电阻和稳定性
    • 在直径和尺寸方面有很多选择
    • 热焊端部测量
    • 响应时间短
    • 成本低

    缺点:

    • 准确性低于其他技术
    • 需要昂贵的接线、冷端补偿
    • 弱电信号

    要点:

    • 温度范围大
    • 响应时间短
    • K型热电偶
    • T型热电偶
  • 为什么选择电阻式温度传感器?

    Krohne克罗恩电阻温度传感器
    Krohne克罗恩电阻温度传感器

    电阻式温度传感器,通常称为RTD,是接触传感器。 它根据温度使用金属(铂,铜,镍或钨)的电阻变化。 这种类型的传感器使用几种提供不同测量范围的金属:

    • 铂:-200°C至600°C
    • 铜:-190°C至150°C
    • 镍:-60°C至180°C
    • 钨:-100°C至1400°C

    电阻温度传感器最常用的金属是铂,因为它提供了较大的测量范围。 被称为铂电阻温度传感器。 最著名的是铂Pt100(在0°C时电阻为100欧姆)和铂Pt1000(在0°C时电阻为1000欧姆)。 与铂Pt100相比,铂Pt1000有更好的精度和更长的线宽容限。

    与热电偶传感器相比,电阻传感器具有更高的精度和更线性的响应。 它们测量更稳定,温度范围广。 然而,它们具有更长的响应时间和更低的灵敏度。

    要点:

    • 精确
    • 响应时间长
    • 敏感度低
    • 测量范围大
    • 铂Pt100
    • 铂Pt1000
  • 为什么选择热敏电阻温度传感器?

    Omega欧米茄热敏电阻温度传感器
    Omega欧米茄热敏电阻温度传感器

    热敏电阻温度传感器是另一种类型的电阻传感器,它们利用金属氧化物的电阻随温度的变化。 热敏电阻传感器有两种类型 :负温度系数(NTCs)通常具有规则的负电阻变化,而正温度系数(PTCs)则在狭窄的温度范围内显示出突然的正电阻变化

    热敏电阻响应时间快且价格便宜,但它们非常脆弱,测量范围比其他传感器技术更窄。

    要点:

    • 灵敏度高
    • 精确度高
    • 成本低
    • 温度范围受限
    • NTC
    • PTC
  • 为什么选择红外温度传感器?

    Optris红外温度传感器
    Optris红外温度传感器

    红外线温度传感器测量红外范围内的表面辐射,以获得表面温度。 这种类型的传感器的主要优点是它可以远程工作,而无需与目标表面进行任何物理接触。

    红外传感器的响应时间非常快,与接触式传感器不同,它们无需建立热平衡(相同的温度)。 因此,这种传感器可以测量运动物体,例如在生产线上的物体,炉内难以接近的物体等。

    另一方面,它们只能测量目标的表面温度,而且测量会受到目标表面的状况(灰尘、铁锈等)、传感器镜头的清洁度(灰尘)以及传感器与目标之间光程上的环境(灰尘、湿度、燃烧气体等)的影响。

    要点:

    • 非接触式
    • 远距离
    • 表面测量
    • 响应时间非常快
    • 移动对象
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