熱電阻傳感器缺點(diǎn)：各溫度傳感器優(yōu)缺點(diǎn)
淺論溫度傳感器的選用
上海自動(dòng)化儀表股份有限公司 吳順林
測(cè)溫控制儀表系統(tǒng)中的溫度傳感器在各類需要溫控介質(zhì)的測(cè)溫過程中起著非常重要 的角色和作用。它已廣泛的被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域，如火電廠、核電廠、冶金、 石油、化工、軌道交通、造紙、塑料制品、食品加工、科研領(lǐng)域等，尤其是在火電廠、核 電廠、線纜行業(yè)的擠塑、擠橡、等相關(guān)設(shè)備的加熱系統(tǒng)中是不可缺少的重要部件之一。在 電廠的發(fā)電過程中、在產(chǎn)品的生產(chǎn)或試驗(yàn)過程中，溫控儀表系統(tǒng)對(duì)設(shè)備加熱系統(tǒng)的溫度控 制，對(duì)工藝參數(shù)的正確執(zhí)行，保證發(fā)電設(shè)備的正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)、保證產(chǎn)品的高效高質(zhì)量的生 產(chǎn)，以及保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，都具有非常重要的作用。涉及到溫度傳感器的選型是否 正確合理，將直接對(duì)被測(cè)介質(zhì)溫度的準(zhǔn)確性、測(cè)量介質(zhì)溫度所達(dá)到精度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、使 用過程中的安全可靠性、被測(cè)介質(zhì)溫度變化的反應(yīng)靈敏度、使用壽命、安裝、溫度傳感器 使用方便與否、以及溫度傳感器的性價(jià)比等都有著重要的影響作用,本文就被測(cè)介質(zhì)溫度 的工況條件如何選用溫度傳感器作一淺論。
在現(xiàn)有的測(cè)溫控制儀表系統(tǒng)中的溫度傳感器最常用的是熱電偶、熱電阻。因熱電偶、 熱電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往被誤認(rèn)為：“熱電偶兩根線，熱電阻一根絲，只要接上就完事”，其 實(shí)并非如此。熱電偶、熱電阻的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但在選型和使用中仍然會(huì)出現(xiàn)許多問題， 例如：發(fā)電廠的主蒸汽管道上高溫高壓測(cè)溫?zé)犭娕既邕x用不當(dāng)，將會(huì)造成測(cè)溫不準(zhǔn)確，影 響發(fā)電效率；在溫度傳感器的保護(hù)套管上選用不當(dāng)，甚至?xí)疠^大的安全事故。或者在 選型時(shí)，若對(duì)被測(cè)介質(zhì)的物理、化學(xué)特性、工況條件不了解或掌握情況不多，就無法正確 選型。如在滲碳等還原性的介質(zhì)氣氛中，如果不注意保護(hù)，熱電偶偶絲也會(huì)因化學(xué)變化而 電勢(shì)變異導(dǎo)致超差，使得熱電偶的測(cè)溫精度不準(zhǔn)確。為了正確選型溫度傳感器，所以我們 應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題。 一． 溫度傳感器的基本結(jié)構(gòu)及其作用
溫度傳感器主要有三個(gè)部件：感溫元件部件、保護(hù)套管部件和接線盒部件。感溫元 件部份是測(cè)量溫度的關(guān)鍵性部件，其測(cè)溫精度、測(cè)溫范圍、穩(wěn)定性、熱響應(yīng)時(shí)間等是重要 的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)，是在選型中主要考慮的問題。保護(hù)套管部件的主要作用，第一是為測(cè)溫 元件提供穩(wěn)定的測(cè)溫環(huán)境，第二是保護(hù)測(cè)溫元件免遭惡劣工況介質(zhì)的破壞，第三是保證測(cè) 溫元件各項(xiàng)測(cè)溫指標(biāo)的正確性，第四是決定溫度儀表在設(shè)備上如何安裝。接線盒部件是測(cè) 溫電信號(hào)輸出
熱電阻傳感器缺點(diǎn)：熱電阻的測(cè)溫原理及優(yōu)缺點(diǎn)
熱電阻的測(cè)溫原理及優(yōu)缺點(diǎn)
熱電阻傳感器用于測(cè)量-200℃~+500℃范圍內(nèi)的溫度.熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的.熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻.
熱電阻是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù).在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合,這種傳感器比較適用.熱電阻傳感器具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn).一、熱電阻傳感器分類熱電阻傳感器按不同的分類方式可以分為多種.
按材料分為2種.
熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類,前者簡(jiǎn)稱熱電阻,后者簡(jiǎn)稱熱敏電阻.
按結(jié)構(gòu)分為3種.
普通型熱電阻、鎧裝熱電阻、薄膜熱電阻.
按用途分.
工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準(zhǔn)電阻.WZP熱電阻傳感器:該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器,即,傳感器阻值隨溫度的升高而減小;pt100熱電阻傳感器:該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器,即,傳感器阻值隨溫度的升高而增大.
以下是按照第一類來介紹熱電阻傳感器.
金屬熱電阻傳感器目前較為廣泛應(yīng)用的熱電阻材料是鉑、銅、鎳、鐵和銠鐵合金等,而常用的是鉑、銅,他們的電阻溫度系數(shù)在范圍內(nèi).
作為測(cè)溫用的熱電阻材料,希望電阻溫度系數(shù)要大,以提高熱電阻的靈敏度;電阻率盡可能大,以便減小電阻體尺寸;熱容量要小,以便提高熱電阻的響應(yīng)速度;在測(cè)量范圍內(nèi),應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能;電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性;應(yīng)有良好的可加工性,且價(jià)格便宜.在鉑、銅中,鉑的性能最好,采用特殊的結(jié)構(gòu)可以制成標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì),它的適用范圍為;銅熱電阻
銅熱電阻鉑金屬貴重,因此在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合,普遍地采用銅熱電阻來測(cè)量-50~+150℃的溫度.
銅熱電阻有以下特點(diǎn).
在上述使用的溫度范圍內(nèi),阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性關(guān)系,即可近似
1.電阻溫度系數(shù)比鉑高,而電阻率則比鉑低.
2.容易提純,加工性能好,可拉成細(xì)絲,價(jià)格便宜.
3.易氧化,不宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作.
銅電阻價(jià)廉并且線性較好,但溫度高易氧化,故只適用于溫度較低的環(huán)境中,目前已逐漸被鉑電阻所取代.鉑熱電阻鉑材料的優(yōu)點(diǎn)為:
物理、化學(xué)性能極為穩(wěn)定尤其是耐氧化能力很強(qiáng),并且在很寬的溫度范圍內(nèi)(1200℃以下)均可保持上述特性;易于提純,復(fù)制性好,有良好的工藝性,可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔;電阻率較高.
缺點(diǎn)是:電阻溫度系數(shù)較小;在還原介質(zhì)中工作時(shí)易被沾污變脆;價(jià)格較高.
二、熱電阻傳感器工作原理在金屬中,載流子為自由電子,當(dāng)溫度升高時(shí),雖然自由電子數(shù)目基本不變(當(dāng)溫度變化范圍不是很大
時(shí)),但每個(gè)自由電子的動(dòng)能將增加,因而在一定的電場(chǎng)作用下,要使這些雜亂無章的電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大的阻力,導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的升高而增加.
熱電阻就要是利用電阻隨溫度升高而增大這一特性來測(cè)量溫度的.
熱電阻傳感器中的熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體測(cè)溫元件.半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的是載流子,由于半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目遠(yuǎn)比金屬中的自由電子數(shù)目少得多,所以它的電阻率大.隨溫度的升高,半導(dǎo)體中更多的價(jià)電子受熱激發(fā)躍遷到較高能級(jí)而產(chǎn)生新的電子—空穴對(duì),因而參加到電的載流子數(shù)目增加了,半導(dǎo)體的電阻率也就降低了(電導(dǎo)率增加).因?yàn)檩d流子數(shù)目隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律增加,所以半導(dǎo)體的電阻率也就隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律下降.
熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體這種載流子數(shù)隨溫度變化而變化的特性制成的一種溫度敏感元件.當(dāng)溫度變化1℃時(shí),某些半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值變化將達(dá)到(3~6)%.在一定條件下,根據(jù)測(cè)量熱敏電阻值的變化得到溫度的變化.熱電阻傳感器
安裝要求對(duì)熱電阻的安裝,應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確,安全可考及維修方便,而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作.要滿足以上要求,三、在選擇對(duì)熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
1、為了使熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換,應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置,盡量避免在閥門,彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻.
2、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測(cè)量誤差,熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度:
(1對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度),為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻.淺插式的熱電阻保護(hù)套管,其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm;
2)對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的熱電阻,一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝).如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米,那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米;
(3假如需要測(cè)量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1m即可.
4)當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過1m時(shí),應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管.
推薦產(chǎn)品:熱電阻，電磁流量計(jì),壓力變送器,孔板流量計(jì),V錐型流量計(jì),超聲波流量計(jì),渦街流量計(jì),渦輪流量計(jì),熱電偶.
熱電阻傳感器缺點(diǎn)：熱電阻的缺點(diǎn)
熱電阻的測(cè)溫原理及優(yōu)缺點(diǎn)
熱電阻傳感器用于測(cè)量-200℃~+500℃范圍內(nèi)的溫度.熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的.熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻.
熱電阻是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù).在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合,這種傳感器比較適用.熱電阻傳感器具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn).一、熱電阻傳感器分類熱電阻傳感器按不同的分類方式可以分為多種.
按材料分為2種.
熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類,前者簡(jiǎn)稱熱電阻,后者簡(jiǎn)稱熱敏電阻.
按結(jié)構(gòu)分為3種.
普通型熱電阻、鎧裝熱電阻、薄膜熱電阻.
按用途分.
工業(yè)用熱電阻、精密標(biāo)準(zhǔn)電阻.WZP熱電阻傳感器:該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器,即,傳感器阻值隨溫度的升高而減小;pt100熱電阻傳感器:該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器,即,傳感器阻值隨溫度的升高而增大.
以下是按照類來介紹熱電阻傳感器.
金屬熱電阻傳感器目前較為廣泛應(yīng)用的熱電阻材料是鉑、銅、鎳、鐵和銠鐵合金等,而常用的是鉑、銅,他們的電阻溫度系數(shù)在范圍內(nèi).
作為測(cè)溫用的熱電阻材料,希望電阻溫度系數(shù)要大,以提高熱電阻的靈敏度;電阻率盡可能大,以便減小電阻體尺寸;熱容量要小,以便提高熱電阻的響應(yīng)速度;在測(cè)量范圍內(nèi),應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能;電阻與溫度的關(guān)系接近于線性;應(yīng)有良好的可加工性,且價(jià)格便宜.在鉑、銅中,鉑的性能,采用特殊的結(jié)構(gòu)可以制成標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì),它的適用范圍為;銅熱電阻
銅熱電阻鉑金屬貴重,因此在一些測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合,普遍地采用銅熱電阻來測(cè)量-50~+150℃的溫度.
銅熱電阻有以下特點(diǎn).
在上述使用的溫度范圍內(nèi),阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性關(guān)系,即可近似
1.電阻溫度系數(shù)比鉑高,而電阻率則比鉑低.
2.容易提純,加工性能好,可拉成細(xì)絲,價(jià)格便宜.
3.易氧化,不宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作.
熱電阻傳感器缺點(diǎn)：鉑熱電阻傳感器優(yōu)缺點(diǎn)
鉑（Pt）測(cè)溫電阻的電阻溫度系數(shù)分散性小，其精度高、線性好、靈敏度也比較高，穩(wěn)定性和耐高壓性也較好，用它制作的溫差計(jì)性能優(yōu)良，但考慮溫度重現(xiàn)性，僅適宜1000℃以內(nèi)測(cè)溫用。
缺點(diǎn)：熱響應(yīng)慢，耐振動(dòng)和耐沖擊性差，成本同比較高，不適合測(cè)量高溫區(qū)；
鉑熱電阻溫度傳感器pt100優(yōu)點(diǎn)：
1·壓簧式感溫元件，抗振性能好；
2·測(cè)溫精度高；
3·機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；
4·進(jìn)口薄膜電阻元件，性能可靠穩(wěn)定。
可以聯(lián)系無錫浦光儀表（吳）
