天健創(chuàng)新(北京)監(jiān)測儀表股份有限公司回放
開播時間04-22 13:48
溫度傳感器是指能感受溫度并能轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。
溫度是和人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系的一個物理量,是工業(yè)過程三大參量(流量、壓力、溫度)之一,也是單位制(SI)中七個基本物理量之一。
溫度測量是一個經(jīng)典而又古老的話題,很久以來,這方面己有多種測溫元件和傳感器得到普及,但是直到今天,為了適應(yīng)各工業(yè)部門、科學(xué)研究、醫(yī)療、家用電器等方面的廣泛要求,仍在不斷研發(fā)新型測溫元件和傳感器、新的測溫方法、新的測溫材料、新的市場應(yīng)用。
要準(zhǔn)確地測量溫度也非易事,如測溫元件選擇不當(dāng)、測量方法不宜,均不能得到滿意結(jié)果。
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計,2009年我國傳感器的銷售額為327億元人民幣,其中溫度傳感器占整個傳感器市場的14%,主要應(yīng)用于通信電子產(chǎn)品、家用電器、樓宇自動化、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表、汽車電子等領(lǐng)域。
不同的溫度傳感器測量范圍和特點是不同的。
測溫的準(zhǔn)確度與測量方法有關(guān)。
根據(jù)溫度傳感器的使用方法,通常分為接觸測量和非接觸測量兩類。
不同的測溫元件應(yīng)采用不同的測量電路。
通常采用的測量電路有三種。“電阻式測溫元件測量電路”,該測量電路要考慮消除非線性誤差和熱電阻導(dǎo)線對測量準(zhǔn)確度的影響。“電勢型測溫元件測量電路”,該電路需考慮線性化和冷端補償,信號處理電路較熱電阻的復(fù)雜。“電流型測溫元件測量電路”,半導(dǎo)體集成溫度傳感器是zui典型的電流型溫度測量元件,當(dāng)電源電壓變化、外接導(dǎo)線變化時,該電路輸出電流基本不受影響,非常適合遠距離測溫。
溫度測量的進展
研制適應(yīng)各種工業(yè)應(yīng)用的測溫元件和溫度傳感器。
鉑薄膜溫度傳感器膜厚1μm,可置于極小的測量空間,作溫度場分布測量,響應(yīng)時間不超過1ms,偶絲zui小直徑25μm,熱偶體積小于1×10-4mm3,質(zhì)量小于1μg。
多色比色溫度傳感器能實時求出被測物體發(fā)射率的近似值,提高輻射測溫的精度。
諧振式石英音叉溫度傳感器溫度分辨率可達0.0009℃,準(zhǔn)確度可達0.02℃,測量范圍可達-200~260℃,線性度可達0.1~0.05%。
Z-元件構(gòu)成的新型溫控器件具有電路結(jié)構(gòu)簡單、精度高、速度快、低功耗、低成本等特點。
集成溫度傳感器利用擴散硅技術(shù)制作,適合批量生產(chǎn),一致性好,靈敏度達11.3/℃。
W-Re溫度傳感器利用W-Re熱電偶制作的高溫傳感器,能檢測上限溫度為2300℃,適用于還原、惰性、真空、核幅射等環(huán)境的高溫測量。
智能溫度傳感器利用MEMS技術(shù),將典型的測溫元件、信號調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一整體而構(gòu)成智能溫度傳感器系統(tǒng)。
測溫技術(shù)實現(xiàn)從“有線”向“無線”發(fā)展。
傳統(tǒng)的溫度測量通常采用帶有電纜的有線連接方式,但對于有些場合,如旋轉(zhuǎn)或移動物體的溫度測量、環(huán)境惡劣人員無法涉足之處、不宜采用有線的環(huán)境,隨著智能溫度傳感器的應(yīng)用,并從節(jié)省布線成本考慮,測溫技術(shù)開始從“有線”向“無線”發(fā)展。
采用無源聲表面波諧振器的無線溫度測量虛擬儀器系統(tǒng)引入信號處理方法和反饋控制,降低了系統(tǒng)成本,提高了測量精度和測量距離,結(jié)合通用計算機平臺和數(shù)據(jù)I/O板卡,通過軟件進行靈活控制,可根據(jù)不同環(huán)境以及測量過程自動調(diào)節(jié)測量參數(shù),實現(xiàn)自適應(yīng)檢測。當(dāng)發(fā)射功率為100mW時,無線檢測距離為4m處,諧振頻率重復(fù)測量的不確定度約為0.09kHz,3m處對溫度測量靈敏度的不確定度約為0.1℃。
空調(diào)用溫度、濕度傳感器系統(tǒng)該系統(tǒng)有主機與分機兩部分。分機定期將置于內(nèi)部的溫、濕度傳感器所測數(shù)據(jù)以無線方式傳送給主機。主機通過輸出單元將其轉(zhuǎn)換成電信號,送給控制裝置。由于分機采用電池供電,可放置在任何地方,并將控制信號以無線方式傳遞,十分方便。
無線巡回檢測系統(tǒng)對于安裝在現(xiàn)場的傳感器測得的數(shù)據(jù),不用巡檢人員到現(xiàn)場目測或記錄,而是通過無線數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),對帶有無線傳輸模式的現(xiàn)場用傳感器進行無線巡回檢測。這種檢測系統(tǒng)對于危險場所及高部位的檢測將十分方便。
測溫技術(shù)實現(xiàn)“由點到線、由線到面、由表到里”的方向發(fā)展。
多芯熱電偶傳統(tǒng)的溫度測量主要是基于“點”的溫度測量,然而人們往往需要關(guān)注整個溫度場的溫度分布,如整個爐窯的溫度分布、擴散爐內(nèi)的溫場、倉庫各點的溫度,因此出現(xiàn)了多芯鎧裝熱電偶,或用測溫電纜,沿電纜線組裝多支熱電偶或熱電阻測量“線”狀溫度分布。
光纖式溫度分布測量技術(shù)光纖式溫度分布測量技術(shù)是用一支傳感器就能測出線狀溫度分布的劃時代技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是將激光脈沖射到光纖中,依據(jù)到達各處返回的散射光中斯托克及反斯托克光之比,求其溫度。這種光纖式溫度分布測量技術(shù)zui長可測量30Km以內(nèi)的溫度分布。用于測量油井從地面到地下深度方向的溫度分布是很理想的。
用輻射溫度計或熱像儀測量表面溫度分布對于物體表面溫度的測量和控制,過去多用輻射溫度計和熱像儀,如用熱像儀測量鋼鐵廠高爐外表層的溫度分布,用紅外輻射溫度計測量水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)爐表面溫度監(jiān)視等。但如用光纖式溫度分布測量技術(shù)不僅可提高測量精度,而且可大幅度降低成本。
深部溫度測量可用加長熱電偶的方法,但使用極不方便??刹捎蒙畈繙囟葴y量特殊裝置,該裝置有加熱器、金屬框、絕熱層、測溫元件(如熱敏電阻)組成。
其原理是在加熱器的表面,能消除其溫度梯度,并能測出其表面溫度,從而知道其深部溫度。
溫度是和人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系的一個物理量,是工業(yè)過程三大參量(流量、壓力、溫度)之一,也是單位制(SI)中七個基本物理量之一。
溫度測量是一個經(jīng)典而又古老的話題,很久以來,這方面己有多種測溫元件和傳感器得到普及,但是直到今天,為了適應(yīng)各工業(yè)部門、科學(xué)研究、醫(yī)療、家用電器等方面的廣泛要求,仍在不斷研發(fā)新型測溫元件和傳感器、新的測溫方法、新的測溫材料、新的市場應(yīng)用。
要準(zhǔn)確地測量溫度也非易事,如測溫元件選擇不當(dāng)、測量方法不宜,均不能得到滿意結(jié)果。
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計,2009年我國傳感器的銷售額為327億元人民幣,其中溫度傳感器占整個傳感器市場的14%,主要應(yīng)用于通信電子產(chǎn)品、家用電器、樓宇自動化、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表、汽車電子等領(lǐng)域。
不同的溫度傳感器測量范圍和特點是不同的。
測溫的準(zhǔn)確度與測量方法有關(guān)。
根據(jù)溫度傳感器的使用方法,通常分為接觸測量和非接觸測量兩類。
不同的測溫元件應(yīng)采用不同的測量電路。
通常采用的測量電路有三種。“電阻式測溫元件測量電路”,該測量電路要考慮消除非線性誤差和熱電阻導(dǎo)線對測量準(zhǔn)確度的影響。“電勢型測溫元件測量電路”,該電路需考慮線性化和冷端補償,信號處理電路較熱電阻的復(fù)雜。“電流型測溫元件測量電路”,半導(dǎo)體集成溫度傳感器是zui典型的電流型溫度測量元件,當(dāng)電源電壓變化、外接導(dǎo)線變化時,該電路輸出電流基本不受影響,非常適合遠距離測溫。
溫度測量的進展
研制適應(yīng)各種工業(yè)應(yīng)用的測溫元件和溫度傳感器。
鉑薄膜溫度傳感器膜厚1μm,可置于極小的測量空間,作溫度場分布測量,響應(yīng)時間不超過1ms,偶絲zui小直徑25μm,熱偶體積小于1×10-4mm3,質(zhì)量小于1μg。
多色比色溫度傳感器能實時求出被測物體發(fā)射率的近似值,提高輻射測溫的精度。
諧振式石英音叉溫度傳感器溫度分辨率可達0.0009℃,準(zhǔn)確度可達0.02℃,測量范圍可達-200~260℃,線性度可達0.1~0.05%。
Z-元件構(gòu)成的新型溫控器件具有電路結(jié)構(gòu)簡單、精度高、速度快、低功耗、低成本等特點。
集成溫度傳感器利用擴散硅技術(shù)制作,適合批量生產(chǎn),一致性好,靈敏度達11.3/℃。
W-Re溫度傳感器利用W-Re熱電偶制作的高溫傳感器,能檢測上限溫度為2300℃,適用于還原、惰性、真空、核幅射等環(huán)境的高溫測量。
智能溫度傳感器利用MEMS技術(shù),將典型的測溫元件、信號調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器組合為一整體而構(gòu)成智能溫度傳感器系統(tǒng)。
測溫技術(shù)實現(xiàn)從“有線”向“無線”發(fā)展。
傳統(tǒng)的溫度測量通常采用帶有電纜的有線連接方式,但對于有些場合,如旋轉(zhuǎn)或移動物體的溫度測量、環(huán)境惡劣人員無法涉足之處、不宜采用有線的環(huán)境,隨著智能溫度傳感器的應(yīng)用,并從節(jié)省布線成本考慮,測溫技術(shù)開始從“有線”向“無線”發(fā)展。
采用無源聲表面波諧振器的無線溫度測量虛擬儀器系統(tǒng)引入信號處理方法和反饋控制,降低了系統(tǒng)成本,提高了測量精度和測量距離,結(jié)合通用計算機平臺和數(shù)據(jù)I/O板卡,通過軟件進行靈活控制,可根據(jù)不同環(huán)境以及測量過程自動調(diào)節(jié)測量參數(shù),實現(xiàn)自適應(yīng)檢測。當(dāng)發(fā)射功率為100mW時,無線檢測距離為4m處,諧振頻率重復(fù)測量的不確定度約為0.09kHz,3m處對溫度測量靈敏度的不確定度約為0.1℃。
空調(diào)用溫度、濕度傳感器系統(tǒng)該系統(tǒng)有主機與分機兩部分。分機定期將置于內(nèi)部的溫、濕度傳感器所測數(shù)據(jù)以無線方式傳送給主機。主機通過輸出單元將其轉(zhuǎn)換成電信號,送給控制裝置。由于分機采用電池供電,可放置在任何地方,并將控制信號以無線方式傳遞,十分方便。
無線巡回檢測系統(tǒng)對于安裝在現(xiàn)場的傳感器測得的數(shù)據(jù),不用巡檢人員到現(xiàn)場目測或記錄,而是通過無線數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),對帶有無線傳輸模式的現(xiàn)場用傳感器進行無線巡回檢測。這種檢測系統(tǒng)對于危險場所及高部位的檢測將十分方便。
測溫技術(shù)實現(xiàn)“由點到線、由線到面、由表到里”的方向發(fā)展。
多芯熱電偶傳統(tǒng)的溫度測量主要是基于“點”的溫度測量,然而人們往往需要關(guān)注整個溫度場的溫度分布,如整個爐窯的溫度分布、擴散爐內(nèi)的溫場、倉庫各點的溫度,因此出現(xiàn)了多芯鎧裝熱電偶,或用測溫電纜,沿電纜線組裝多支熱電偶或熱電阻測量“線”狀溫度分布。
光纖式溫度分布測量技術(shù)光纖式溫度分布測量技術(shù)是用一支傳感器就能測出線狀溫度分布的劃時代技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是將激光脈沖射到光纖中,依據(jù)到達各處返回的散射光中斯托克及反斯托克光之比,求其溫度。這種光纖式溫度分布測量技術(shù)zui長可測量30Km以內(nèi)的溫度分布。用于測量油井從地面到地下深度方向的溫度分布是很理想的。
用輻射溫度計或熱像儀測量表面溫度分布對于物體表面溫度的測量和控制,過去多用輻射溫度計和熱像儀,如用熱像儀測量鋼鐵廠高爐外表層的溫度分布,用紅外輻射溫度計測量水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)爐表面溫度監(jiān)視等。但如用光纖式溫度分布測量技術(shù)不僅可提高測量精度,而且可大幅度降低成本。
深部溫度測量可用加長熱電偶的方法,但使用極不方便??刹捎蒙畈繙囟葴y量特殊裝置,該裝置有加熱器、金屬框、絕熱層、測溫元件(如熱敏電阻)組成。
其原理是在加熱器的表面,能消除其溫度梯度,并能測出其表面溫度,從而知道其深部溫度。
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