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选择温度传感器时需注意的问题

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供稿:中国工控网 2016/3/21 10:51:20

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  • 关键词: 温度传感器 选择温度传感器
  • 摘要:选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。本文介绍了选择温度传感器时需注意的问题,可供参考。

  选择温度传感器比选择其它类型的传感器所需要考虑的内容更多。首先,必须选择传感器的结构,使敏感元件的规定的测量时间之内达到所测流体或被测表面的温度。温度传感器的输出仅仅是敏感元件的温度。实际上,要确保传感器指示的温度即为所测对象的温度,常常是很困难的。在大多数情况下,对温度传感器的选用,需考虑以下几个方面的问题:

  (1)被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制,是否需要远距离测量和传送。

  (2)测温范围的大小和精度要求。

  (3)测温元件大小是否适当。

  (4)在被测对象温度随时间变化的场合,测温元件的滞后能否适应测温要求。

  (5)被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。

  (6)价格如保,使用是否方便。

  容器中的流体温度一般用热电偶或热电阻探头测量,但当整个系统的使用寿命比探头的预计使用寿命长得多时,或者预计会相当频繁地拆卸出探头以校准或维修却不能在容器上开口时,可在容器壁上安装永久性的热电偶套管。用热电偶套管会显著地延长测量的时间常数。当温度变化很慢而且热导误差很小时,热电偶套管不会影响测量的精确度,但如果温度变化很迅速,敏感元件跟踪不上温度的迅速变化,而且导热误差又可能增加时,测量精确度就会受到影响。因此要权衡考虑可维修性和测量精度这两个因素。

  热电偶或热电阻探头的全部材料都应与可能和它们接触的流体适应。使用裸露元件探头时,必须考虑与所测流体接触的各部件材料(敏感元件、连接引线、支撑物、局部保护罩等)的适应性,使用热电偶套管时,只需要考虑套管的材料。电阻式热敏元件在浸入液体及多数气体时,通常是密封的,至少要有涂层,裸露的电阻元件不能浸入导电或污染的流体中,当需要其快速响应时,可将它们用于干燥的空气和有限的几种气体及某些液体中。电阻元件如用在停滞的或慢速流动的流体中,通常需有某种壳体罩住以进行机械保护。当管子、导管或容器不能开口或禁止开口,因而不能使用探头或热电偶套管时,可通过在外壁钳夹或固定一个表面温度传感器的方法进和测量。

  为了确保合理的测量精度,传感器必须与环境大气热隔离并与热辐射源隔离,而且必须通过传感器的适当设计与安装使壁对敏感元件的热传导达到到最佳状态。所测的固体材料可以是金属的或非金属的,任何类型的表面温度传感器都会在某种程度上改变被测物表面或表面下层的材料特性。因此,必须对传感器及其安装方法进行适当的选择以便将这种干扰减到最小程度。理想的传感器应该完全用与所测固体相同的材料制造并与材料形成一体,这样测量点或其周围的结构特征就不会以任何方式改变。可用的这类传感器有各种各样,其中包括电阻(薄膜热电阻、热敏电阻)型,也包括薄膜和细导线型的热电偶。用可埋入的小传感器或带螺纹的镶嵌件进行表面玉的温度测量,应使埋入的传感器或镶嵌件的外缘与所测材料的外表面平齐。镶嵌件的材料应与所测的材料相同,至少要非常相似。使用垫圈式传感器时,必须注意确保垫圈所能达到的温度尽可能接近欲测温度。

  温度传感器的选择主要是根据测量范围。当测量范围预计在总量程之内,可选用铂电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须具有相当高的基本电阻,以便获得足够大的电阻变化。热敏电阻所提供的足够大的电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄的测量范围。如果测量范围相当大时,热电偶更适用。最好将冰点也包括在此范围内,因为热电偶的分度表是以此温度为基准的。已知范围内的传感器线性也可作为选择传感器的附加条件。响应时间通常用时间常数表示,它是选择传感器的另一个基本依据。当要监视贮槽中温度时,时间常数不那么重要。然而当使用过程中必须测量振动管中的温度时,时间常数就成为选择传感器的决定因素。珠型热敏电阻和铠装露头型热电偶的时间常数相当小,而浸入式探头,特别是带有保护套管的热电偶,时间常数比较大。动态温度的测量比较复杂,只有通过反复测试,尽量接近地模拟出传感器使用中经常发生的条件,才能获得传感器动态性能的合理近似。

审核编辑(李晨晖)
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