?溫度定義為物質(zhì)的能級,可以通過該物質(zhì)的某些變化來證明。
溫度傳感器種類繁多并且有一個共同點:它們都通過感測物理特性的某些變化來測量溫度。
這里討論的七個基本類型的溫度測量傳感器是熱電偶,電阻溫度設(shè)備(RTD,熱敏電阻),紅外輻射器,雙金屬設(shè)備,液體膨脹設(shè)備,分子狀態(tài)變化和硅二極管。
無論是溫度計還是熱電偶,不同類型的傳感器都可以測量溫度。
1.熱電偶
熱電偶是電壓設(shè)備,可指示電壓變化時的溫度測量。隨著溫度升高,熱電偶的輸出電壓升高——不一定是線性的。
熱電偶通常位于金屬或陶瓷屏蔽罩內(nèi),以防止其暴露于各種環(huán)境中。金屬護套熱電偶也可提供多種類型的外部涂層,例如鐵氟龍,可在酸和強堿溶液中無故障使用。
2. 電阻式溫度測量裝置
電阻式溫度測量裝置也是電性的。它不像熱電偶那樣使用電壓,而是利用物質(zhì)的另一個隨溫度變化的特性--電阻。
而使用的電阻器件可分為:金屬電阻溫度器件(RTD)和熱敏電阻。
一般來說,RTD比熱電偶更具有線性。它們沿著正方向增加,隨著溫度的升高,電阻會上升。而熱敏電阻的結(jié)構(gòu)類型則完全不同。它是一種極度非線性的半導(dǎo)電器件,隨著溫度的升高,電阻會降低。
3.紅外傳感器
紅外傳感器是非接觸式傳感器。例如,如果您將一個典型的紅外傳感器無接觸地舉到桌子的前部,則該傳感器會通過其輻射來告訴您桌子的溫度——在正常室溫下約為68°F.
在非接觸式冰水測量中,由于蒸發(fā),冰水在0°C下會稍微測量,這會稍微降低預(yù)期的溫度讀數(shù)。
4.雙金屬裝置
雙金屬裝置在加熱時利用金屬膨脹的優(yōu)勢。在這些設(shè)備中,兩種金屬結(jié)合在一起并與指針機械連接。加熱時,雙金屬帶的一側(cè)將比另一側(cè)擴展更多。并且當(dāng)正確地對準(zhǔn)指針時,會顯示溫度測量值。
雙金屬設(shè)備的優(yōu)點是便攜性和與電源的獨立性。但是,它們通常不如電氣設(shè)備準(zhǔn)確,并且您無法像熱電偶或RTD這樣的電氣設(shè)備輕松記錄溫度值。但是可移植性是正確應(yīng)用程序的絕對優(yōu)勢。
5.溫度計
溫度計是眾所周知的液體膨脹裝置,也用于溫度測量。一般而言,它們分為兩個主要類別:汞類型和有機(通常為紅色)液體類型。兩者之間的區(qū)別很明顯,因為汞裝置在如何安全運輸或運輸方面有一定的局限性。
例如,汞被認(rèn)為是環(huán)境污染物,因此破損可能是危險的。裝運前,請務(wù)必檢查當(dāng)前對汞產(chǎn)品空運的限制。
6.狀態(tài)變化傳感器
狀態(tài)變化溫度傳感器測量的就是溫度變化帶來的材料狀態(tài)變化,就像從冰到水再到蒸汽的變化。市面上可以買到的這種類型的設(shè)備有標(biāo)簽、顆粒、蠟筆或油漆的形式。
例如,標(biāo)簽可以用在蒸汽疏水閥上。當(dāng)疏水閥需要調(diào)整時,它就會變熱;然后,標(biāo)簽上的白點就會通過變黑來表示溫度的上升。即使溫度恢復(fù)正常,白點也會保持黑色。
狀態(tài)變化標(biāo)簽以°F和°C為單位表示溫度測量。對于這些類型的設(shè)備,當(dāng)超過所顯示的溫度時,白點會變成黑色;而且它是一個不可逆轉(zhuǎn)的傳感器,一旦它改變顏色就會保持黑色。當(dāng)您需要確認(rèn)溫度沒有超過某個水平時,溫度標(biāo)簽就會很有用,也許是出于工程或法律原因,在運輸過程中。由于狀態(tài)變化器件與雙金屬帶一樣是非電性的,因此在某些應(yīng)用中具有優(yōu)勢。該系列傳感器的某些形式(漆、蠟筆)不會變色,它們所做的標(biāo)記只會消失。顆粒型的則會在視覺上變形或完全融化。
局限性包括響應(yīng)時間相對較慢。因此,如果你有一個溫度峰值上升,然后很快就下降,可能沒有明顯的反應(yīng)。精度也不如大多數(shù)其他工業(yè)上常用的設(shè)備高。然而,在您需要不需要電源的非逆轉(zhuǎn)指示的應(yīng)用領(lǐng)域,它們是非常實用的。
其他可翻轉(zhuǎn)標(biāo)簽的操作原理與使用液晶顯示器的原理完全不同。根據(jù)所達到的溫度,顯示的顏色從黑色變?yōu)樽厣?、藍色或綠色。
例如,一個典型的標(biāo)簽在低于所感應(yīng)的溫度時是全黑的。隨著溫度測量值的上升,在例如33°F的位置會出現(xiàn)一種顏色--首先是藍色,然后是綠色,最后是棕色,當(dāng)它通過指定溫度時。在任何特定的液晶設(shè)備中,您通常會看到兩個相鄰的色點--藍色的色點略低于溫度指示器,棕色的色點略高于溫度指示器。這可以讓您估計溫度,例如,在85°和90°F之間。
雖然它并不完全精確,但它的優(yōu)點是小巧、堅固、非電子指示器,可以持續(xù)更新溫度測量。
7. 硅二極管
硅二極管傳感器是一種專門為低溫范圍開發(fā)的器件。從本質(zhì)上講,它們是一種線性器件,在低低溫區(qū)域,二極管的電導(dǎo)率呈線性增長。
無論你選擇什么樣的傳感器,它都不可能單獨工作。由于大多數(shù)傳感器的選擇在溫度范圍和精度上有重疊,因此傳感器的選擇將取決于如何將其集成到一個系統(tǒng)中。