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          溫度傳感器是什么電子設備?(溫度傳感器工作原理)

          發表時間:2021-07-22 14:11【 閱讀量:-

            溫度傳感器是一種電子設備,可以檢測其周圍環境的溫度,并將輸入數據轉換為電子輸出數據,以控制記錄或信號溫度變化。有幾種類型的溫度傳感器。其中一些需要與被識別的物理目標直接接觸,這是作為接觸式溫度傳感器引入的。相比之下,其他人間接感應目標的溫度,稱為非接觸式溫度傳感器。在這里,我們想給大家介紹一下什么是溫度傳感器,它的工作原理和應用是什么,它的種類有哪些?

          溫度傳感器.png

            一、什么是溫度傳感器?


            溫度傳感器是一種簡單的裝置,可以感知冷或熱的程度并將其轉換為一個簡單的單位。但是,您有沒有想過如何檢測土壤、土地鉆孔、大型混凝土水壩或房屋的溫度?嗯,這是通過使用一些特定的溫度傳感器來完成的。訪問此處以清楚了解什么是溫度傳感器。


            我們將它們用于日常生活中的各種應用,例如家用熱水器、冰箱、微波爐或溫度計。一般來說,它們的用途非常廣泛,巖土控制領域就是其中之一。它們在該領域中用于控制混凝土結構、土橋或水橋等的狀況,并根據季節變化來控制其結構變化。


            溫度傳感器用于監測特殊結構的定期檢查,如公路橋梁、鐵路軌道、混凝土或土壩。溫度計是其中最常見的形式,用于檢測各處的溫度。


            熱電偶是另一個常見的例子。熱電偶,簡稱T/C,由兩種不同的金屬組成,產生與溫度變化直接相關的電輸出電壓。另一個例子是RTD(電阻溫度檢測器)。RTD是一種可變電阻器,它可以直接隨著溫度的變化而改變其阻值。RTD的感測過于重復、準確且接近線性。


            二、溫度傳感器如何工作?(溫度傳感器工作原理)


            如前所述,溫度傳感器是一種用來檢測目標冷熱狀況的儀器。該傳感器的基本工作基于其二極管中的電壓。溫度變化與二極管的電阻直接相關。檢測二極管的電阻并將其轉換為簡單易讀的溫度值,例如華氏度、開爾文或攝氏溫度,并以有意義的格式呈現,而不是讀數值。這些溫度傳感器用于感應發電廠等各種結構的內部溫度。單擊此處可準確查看二極管的電阻與溫度變化的比率。


            溫度傳感器工作的基本原理是修改MOSFET端子中的電壓。如果電壓降低,溫度也會降低,這取決于MOSFET中發射極和基極傳感器端子之間的電壓降。


            另外,有些器件在傳感器結構中有振弦,它是根據應力變化和溫度變化的原理工作的。根據不同金屬的功能對振弦進行建模。它們具有隨溫度變化而膨脹的各種線性系數。它們基本上由具有高抗拉強度的磁線組成。兩部分設置為不同的金屬,溫度的任何變化都會直接影響線材的張力,從而影響其主要振動頻率。


            在現代高科技溫度傳感器中,基本金屬是鋁,因為鋁的熱效應系數比鋼大。由于溫度符號轉換為頻率,其他振動傳感器的讀數值也可用于控制溫度。


            三、溫度傳感器張力計算公式


            與溫度相關的頻率也與線材中的張力“σ”成正比,可表示為:


            F=1/2*[σg/ρ]/2L(Hz)


            它在哪里:


            Σ=線張力


            Ρ=電線密度


            L=電線長度


            G=重力加速度


            四、溫度傳感器類型有幾種?


            溫度傳感器有多種類型、尺寸和形狀。但是,兩大類是接觸式和非接觸式傳感器。


            接觸式傳感器是一組通過直接接觸物體來檢測物體溫度的傳感器。它們可用于在很寬的溫度范圍內檢測液體、固體或氣體。這些包括熱電偶和熱敏電阻。熱電偶通常很便宜,因為它們的模型和基本材料都很簡單。另一種常見類型是熱敏電阻。在熱敏電阻中,電阻隨著溫度的升高而降低。


            非接觸式傳感器不與物體接觸。因此,他們使用熱源的輻射來測量溫度。最常見的類型是紅外(IR)傳感器。IR遠程檢測物體的能量并向電子電路發送信號,電子電路通過特定的校準圖來感應物體的溫度。


            接觸式和非接觸式傳感器分為以下幾種常見的傳感器,簡單介紹一下。


            1.恒溫器


            恒溫器是一種接觸式傳感器,其中包含由兩種不同金屬(例如鋁、鎳、鎢或銅)組成的雙金屬部件。


            恒溫器的主要原理是根據金屬線膨脹系數的差異。因此,由于熱量的增加,它迫使它們產生機械運動。


            2.熱敏電阻


            熱敏電阻或簡稱熱敏電阻是特殊的傳感器,因為它們的物理外觀會因溫度變化而發生變化。熱敏電阻由陶瓷物質組成,例如覆蓋有玻璃的特定金屬的氧化物。它將允許它們簡單地形成。


            一些熱敏電阻是NTC并且具有負溫度系數。因此,在一些教科書中,它們會作為單套傳感器來介紹。我們將在下面全面討論它們。但是許多熱敏電阻具有正溫度系數。它們被引入為PTC,并且它們的電阻隨著溫度的升高而增加。


            3.電阻溫度檢測器


            RTD是一種溫度傳感器,由精密的導電金屬制成,例如包裹在線圈中的鉑。RTD的電阻會因溫度變化而變化。


            4.熱電偶


            熱電偶因其溫度范圍寬、精度、靈敏度、可靠性和簡單性而成為最受歡迎的溫度傳感器之一。


            熱電偶通常由兩塊不同的金屬組成,例如康銅和銅,通過焊接連接在一起。一部分稱為冷端,具有特定的溫度,另一部分稱為熱端,用于測量過程。


            5.負溫度系數(NTC)熱敏電阻


            NTC是一種特殊類型的熱敏電阻,它基本上直接響應某些溫度變化。負系數意味著熱敏電阻在低溫下表現出很大的電阻。因此,隨著溫度升高,電阻立即開始下降。


            可以說,負溫度系數熱敏電阻根據每攝氏度的大電阻變化,即使是很小的溫度變化也能準確檢測。然而,由于它們的指數運算原理,它們需要被線性化。它們通常在-50到250°C之間工作。


            6.基于半導體的傳感器


            基于半導體的溫度傳感器與兩個組合電路或IC配合使用。它們包括兩個具有高靈敏度的類似MOSFET。它們準確地提供電氣特性,包括電壓和電流,以測量溫度變化。它們發送近似線性的輸出,但在1至5°C時精度較低。它們還在其溫度范圍內的溫度傳感器之間表現出5到60秒之間的最慢時間響應。

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            五、溫度傳感器可以應用在哪些領域?


            如前所述,溫度傳感器的種類很多,最常見的對其應用進行分類的方式取決于連接方式,包括接觸式和非接觸式傳感器。熱敏電阻、熱電偶等接觸式傳感器與被測目標直接相關,非接觸式傳感器檢測熱源發出的熱輻射。這些溫度傳感器的主要應用是在核電站等危險場所。


            溫度傳感器在地熱控制中識別混凝土結構中的水化熱。它們還可用于控制滲漏或地下水遷移。使用它們的最常見方法之一是固化混凝土。它必須是溫暖的,才能正確地構建和固化。季節性變化導致結構性擴張并改變其整體體積。


            其他溫度傳感器應用包括:


            ·溫度傳感器用于驗證模型假設,使施工更經濟、更安全。


            ·他們可以檢測巖石溫度來識別液體


            ·儲氣罐和地面冷凍過程。


            ·溫度傳感器也可用于陸地鉆孔和水庫測量水溫。


            ·它們用于解釋大壩中的溫度,以減少體積變化中的應力并控制其他已安裝儀器(如固化混凝土)的溫度變化。


            六、溫度傳感器的優點:


            與其他實用儀器相比,溫度傳感器具有一定的優勢。


            ·溫度傳感器成本低,精度高,重復實驗極其可靠。


            ·它們適用于嵌入式和表面貼裝應用。


            ·由于較低的熱質量,它們具有更快的響應時間。


            ·振弦式通??梢酝耆Q。這意味著一個指示器可用于所有傳感器。它還具有驗證長期穩定性的特殊技術,輸出簡單快速。


            ·它們的防風雨機身通常具有IP-68等級。


            ·它們有一些適合直接顯示溫度的指示器。因此,它們可用于遠程檢測和數據記錄。


            ·他們的溫度探頭具有精確的線性和低滯后。


            ·最后,應該說溫度傳感器是完全密封的。它們通過電子束焊接完全密封,內部為純真空。

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