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     德國(guó)IFM易福門(mén)溫度傳感器接觸式與非接觸式的區(qū)別，選型注意事項(xiàng)

IFM溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器,。IFM溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分,，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類,。

接觸式IFM溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，又稱溫度計(jì),。

溫度計(jì)通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡,，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。一般測(cè)量精度較高,。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi),，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體,、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì),、壓力式溫度計(jì),、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等,。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè),、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門(mén),。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì),。隨著低溫技術(shù)在*、空間技術(shù),、冶金,、電子,、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門(mén)的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究,，測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展,，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì),、聲學(xué)溫度計(jì),、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì),、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高,、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好,。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測(cè)量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度,。

非接觸式

它的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫儀表,。這種儀表可用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體,、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布,。

的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律,，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì)）,、輻射法（見(jiàn)輻射高溫計(jì)）和比色法（見(jiàn)比色溫度計(jì)）,。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度,。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度,。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正,。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng),，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān),，因此很難精確測(cè)量,。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來(lái)測(cè)量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度,、軋輥溫度,、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下,，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的,。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制,，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù),。利用有效發(fā)射系數(shù)通過(guò)儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正,，最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡,。球中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射,，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率,。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量,，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過(guò)計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù),。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度,。

非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對(duì)最高可測(cè)溫度原則上沒(méi)有限制,。對(duì)于1800℃以上的高溫,，主要采用非接觸測(cè)溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,，輻射測(cè)溫 逐漸由可見(jiàn)光向紅外線擴(kuò)展,，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高,。

金屬膨脹原理設(shè)計(jì)的傳感器

金屬在環(huán)境溫度變化后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的延伸,，因此傳感器可以以不同方式對(duì)這種反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。

雙金屬片式傳感器

雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成,，隨著溫度變化,，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲,。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào),。

雙金屬桿和金屬管傳感器

隨著溫度升高，金屬管（材料A）長(zhǎng)度增加,，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長(zhǎng)度并不增加,，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進(jìn)行傳遞,。反過(guò)來(lái),，這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào)。

液體和氣體的變形曲線設(shè)計(jì)的傳感器

在溫度變化時(shí),，液體和氣體同樣會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化,。

多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化，這樣產(chǎn)生位置的變化輸出（電位計(jì)、感應(yīng)偏差,、擋流板等等）,。

熱電偶傳感

熱電偶由兩個(gè)不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起,。再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度,，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,，所以稱之為熱電偶,。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同,。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí),，輸出電位差的變化量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言,，這個(gè)數(shù)值大約在5～40微伏/℃之間

由于熱電偶IFM溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無(wú)關(guān),，用非常細(xì)的材料也能夠做成IFM溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有的響應(yīng)速度,，可以測(cè)量快速變化的過(guò)程。

如果要進(jìn)行可靠的溫度測(cè)量,，首先就需要選擇正確的溫度儀表,，也就是IFM溫度傳感器。其中熱電偶,、熱敏電阻、鉑電阻(RTD)和溫度IC都是測(cè)試中的IFM溫度傳感器,。

以下是對(duì)熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點(diǎn)介紹,。

1、熱電偶

熱電偶是溫度測(cè)量中的IFM溫度傳感器,。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境,，而且結(jié)實(shí)、價(jià)低,，無(wú)需供電,，也是的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成,，當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí),，熱電偶電路中就有電勢(shì)差?？捎脺y(cè)量的電勢(shì)差來(lái)計(jì)算溫度,。

不過(guò)，電壓和溫度間是非線性關(guān)系，溫度由于電壓和溫度是非線性關(guān)系,，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測(cè)量,，并利用測(cè)試設(shè)備軟件或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx),。Agilent34970A和34980A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測(cè)量了運(yùn)算能力,。

簡(jiǎn)而言之，熱電偶是和的IFM溫度傳感器,，但熱電偶并不適合高精度的的測(cè)量和應(yīng)用,。

2、熱敏電阻

熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料,， 大多為負(fù)溫度系數(shù),，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變,，因此它是的IFM溫度傳感器,。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系,。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線,。

熱敏電阻體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快,。但熱敏電阻需要使用電流源,，小尺寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感。

熱敏電阻在兩條線上測(cè)量的是絕對(duì)溫度,， 有較好的精度,，但它比熱偶貴， 可測(cè)溫度范圍也小于熱偶,。一種常用熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為5kΩ,，每1℃的溫度改變?cè)斐?00Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差,。它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測(cè)量的電流控制應(yīng)用,。尺寸小對(duì)于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差,。

熱敏電阻還有其自身的測(cè)量技巧,。熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn)，它能很快穩(wěn)定,，不會(huì)造成熱負(fù)載,。不過(guò)也因此很不結(jié)實(shí)，大電流會(huì)造成自熱,。由于熱敏電阻是一種電阻性器件,，任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱,。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源,。如果熱敏電阻暴露在高熱中,，將導(dǎo)致性的損壞。

通過(guò)對(duì)兩種溫度儀表的介紹,，希望對(duì)大家工作學(xué)習(xí)有所幫助,。

1、被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄,、報(bào)警和自動(dòng)控制,，是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送；

2,、測(cè)溫范圍的大小和精度要求,；

3、測(cè)溫元件大小是否適當(dāng),；

4,、在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合，測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求,；

5,、被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害；

6,、價(jià)格如保,，使用是否方便。

1,、檢定K,、E、J,、N,、B、S,、R,、T等多種型號(hào)的工作用熱電偶,；

2,、檢定Pt100、Pt10,、Cu50,、Cu100等各種工作用熱電阻，玻璃液體溫度計(jì),、壓力式溫度計(jì),、雙金屬溫度計(jì)；

3、多路低電勢(shì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),，寄生電勢(shì)≤0.4μV,；

4、控制1-4臺(tái)高溫爐,；

5,、溫場(chǎng)測(cè)試：可進(jìn)行檢定爐、油槽,、水槽,、低溫恒溫槽的溫場(chǎng)測(cè)試；

6,、線制轉(zhuǎn)換：可進(jìn)行二線制,、三線制、四線制電阻檢定,；

7,、軟件具有比對(duì)實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn),、溫場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)功能,；

8、在Windows2000/XP以上平臺(tái),，全中文界面,，標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng)，方便快捷,?？蓪?shí)現(xiàn)：

1）設(shè)備自檢、查線,；

2）屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV,；

3）檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集；

4）自動(dòng)生成符合要求的檢定記錄,；

5）自動(dòng)保存檢定結(jié)果,，且不可人工更改；

6）查詢各種熱電偶,、熱電阻分度表及其它幫助,；

7）熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數(shù)據(jù),、控溫曲線查詢 統(tǒng)計(jì)及計(jì)量的智能化管理功能,。

IFM溫度傳感器在安裝和使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)方可保證優(yōu)良測(cè)量效果：

1,、安裝不當(dāng)引入的誤差

如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等,，換句話說(shuō),，熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門(mén)和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8～10倍;熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入,，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)100℃;熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開(kāi)強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng),，所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測(cè)介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi),，當(dāng)用熱電偶測(cè)量管內(nèi)氣體溫度時(shí),，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸,。

2,、絕緣變差而引入的誤差

如熱電偶絕緣了，保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良,，在高溫下更為嚴(yán)重,，這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)的損耗而且還會(huì)引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上,。

3,、熱惰性引入的誤差

由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測(cè)溫度的變化，在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)這種影響尤為突出,。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì),、保護(hù)管直徑較小的熱電偶,。測(cè)溫環(huán)境許可時(shí),，甚至可將保護(hù)管取去,。由于存在測(cè)量滯后，用熱電偶檢測(cè)出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小,。測(cè)量滯后越大,，熱電偶波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大,。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測(cè)溫或控溫時(shí),，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大,。為了準(zhǔn)確的測(cè)量溫度,，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比,，與熱電偶熱端的直徑,、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數(shù),，除增加傳熱系數(shù)以外,，的辦法是盡量減小熱端的尺寸,。使用中,，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料,，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管,。在較精密的溫度測(cè)量中,，使用無(wú)保護(hù)套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞,，應(yīng)及時(shí)校正及更換,。

4、熱阻誤差

高溫時(shí),，如保護(hù)管上有一層煤灰,，塵埃附在上面，則熱阻增加,，阻礙熱的傳導(dǎo),，這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度的真值低。因此,，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔,，以減小誤差。

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