Виды термодатчиков. Датчики температуры: виды, типы, принцип работы и применение

Какие существуют основные виды датчиков температуры. Как работают термопары, термисторы, терморезисторы и другие датчики. Где применяются разные типы датчиков температуры. Какие у них преимущества и недостатки.

Основные виды и типы датчиков температуры

Датчики температуры — это устройства, предназначенные для измерения температуры различных сред и объектов. Существует несколько основных видов датчиков температуры, которые различаются по принципу действия и характеристикам:

• Термопары
• Термисторы
• Терморезисторы (RTD)
• Полупроводниковые датчики
• Инфракрасные датчики
• Биметаллические датчики
• Жидкостные термометры

Каждый тип датчиков имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Выбор конкретного вида зависит от условий применения, требуемой точности, диапазона измерений и других факторов.

Термопары: принцип работы и характеристики

Термопары являются одним из самых распространенных типов датчиков температуры. Их принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте — возникновении ЭДС в цепи из двух разнородных проводников при разности температур между их спаями.

Основные характеристики термопар:

• Широкий диапазон измеряемых температур (от -200°C до +2500°C)
• Простота конструкции
• Высокая надежность
• Низкая стоимость
• Быстродействие

Недостатки термопар — необходимость компенсации температуры холодного спая и нелинейность характеристик. Термопары широко применяются в промышленности для измерения высоких температур.

Термисторы: особенности и применение

Термисторы относятся к полупроводниковым датчикам температуры. Их действие основано на зависимости электрического сопротивления полупроводника от температуры. Различают термисторы с отрицательным (NTC) и положительным (PTC) температурным коэффициентом сопротивления.

Ключевые особенности термисторов:

• Высокая чувствительность
• Малые размеры
• Низкая стоимость
• Нелинейная характеристика
• Ограниченный диапазон температур (-50…+150°C)

Термисторы часто используются в бытовой технике, автомобильной электронике, медицинских приборах. Их недостатком является нестабильность характеристик и необходимость индивидуальной калибровки.

Терморезисторы (RTD): преимущества и недостатки

Термометры сопротивления или RTD (Resistance Temperature Detector) изготавливаются из металлов, обычно платины. Их сопротивление линейно зависит от температуры.

Основные преимущества RTD:

• Высокая точность и стабильность
• Широкий диапазон температур (-200…+850°C)
• Линейная характеристика
• Взаимозаменяемость

К недостаткам можно отнести более высокую стоимость по сравнению с термопарами и термисторами, а также необходимость пропускать через датчик измерительный ток. RTD широко применяются в промышленности, где требуется высокая точность измерений.

Полупроводниковые датчики температуры

Полупроводниковые датчики температуры выпускаются в виде интегральных схем. Их действие основано на зависимости характеристик p-n перехода от температуры.

Особенности полупроводниковых датчиков:

• Высокая линейность
• Малые размеры
• Низкая стоимость
• Возможность интеграции с другими схемами
• Ограниченный диапазон температур (-55…+150°C)

Полупроводниковые датчики часто используются в электронных устройствах для контроля температуры компонентов. Их недостатком является невысокая точность по сравнению с RTD.

Инфракрасные датчики температуры

Инфракрасные датчики позволяют измерять температуру объектов бесконтактным способом. Их действие основано на измерении мощности теплового излучения в инфракрасном диапазоне.

Ключевые особенности ИК-датчиков:

• Бесконтактное измерение
• Высокое быстродействие
• Возможность измерения высоких температур
• Независимость от свойств среды между датчиком и объектом

Недостатками являются влияние отражений и излучательной способности поверхности на точность измерений. ИК-датчики применяются для контроля температуры движущихся, труднодоступных и опасных объектов.

Применение датчиков температуры в различных отраслях

Датчики температуры находят широкое применение в самых разных сферах:

• Промышленность — контроль технологических процессов, мониторинг оборудования
• Энергетика — контроль температуры в котлах, турбинах, трансформаторах
• Автомобилестроение — системы климат-контроля, контроль двигателя
• Бытовая техника — холодильники, кондиционеры, стиральные машины
• Медицина — измерение температуры тела, стерилизация инструментов
• Пищевая промышленность — контроль процессов приготовления и хранения
• Метеорология — измерение температуры воздуха, почвы, воды

В каждой области применяются те типы датчиков, которые наилучшим образом соответствуют конкретным требованиям и условиям эксплуатации.

Как выбрать подходящий датчик температуры

При выборе датчика температуры необходимо учитывать следующие факторы:

• Диапазон измеряемых температур
• Требуемая точность измерений
• Условия эксплуатации (агрессивные среды, вибрации и т.д.)
• Быстродействие
• Габариты и способ монтажа
• Стоимость
• Совместимость с измерительной аппаратурой

Для точных измерений в широком диапазоне температур рекомендуется использовать платиновые RTD или термопары. В бытовой электронике подойдут недорогие термисторы или полупроводниковые датчики. Для бесконтактных измерений применяются ИК-датчики.

Перспективы развития технологий измерения температуры

Основные тенденции в развитии датчиков температуры:

• Повышение точности и стабильности измерений
• Расширение диапазона измеряемых температур
• Миниатюризация датчиков
• Интеграция с беспроводными технологиями
• Развитие мультисенсорных систем
• Применение новых материалов (графен, углеродные нанотрубки)
• Создание «умных» датчиков с функциями самодиагностики

Совершенствование технологий измерения температуры позволит повысить эффективность и безопасность различных процессов в промышленности, энергетике, транспорте и других отраслях.

Датчики температуры

Главная > 11. Термометрия > 11.1. Датчики температуры Температурные датчики одни из самых важных атрибутов измерительной системы управления. Датчики температуры необходимы для контроля множества жизненно важных и критичных процессов. Области применения датчиков температуры Применяются датчики температуры практически везде. Любая сфера или производство, где температура объекта влияет на качество работы и итоговой продукции, требует пристального температурного контроля. Например: Нефтегазовая, топливная индустрия, энергетика Химия, строительство, образование Металлургическая промышленность (литейное, прокатное производство, производство металлических изделий, металлообработка) Транспортная индустрия, автомобили, спецтехника Пищевая промышленность, фармацевтика Машиностроение Сельское хозяйство (зерно, комбикорма) Назначение датчиков температуры Датчиков температуры существует множество типов, каждый из которых характеризуется своими особенностями и предназначением. Но главной задачей остается: Измерение температур требуемых объектов с необходимыми точностью, быстродействием и передача информационного либо управляющего сигнала далее в систему Реализация обратных связей в АСУТП, предупреждение выхода из строя оборудования Отдельные приборы могут служить источниками энергии (основанные на термопарах) Виды датчиков температуры Температурные датчики представлены широким разнообразием приборов, каждый из которых адаптирован к той или иной сфере деятельности. Ниже дано краткое описание, а более полно с ними можно ознакомиться на соответствующих страницах. Важный момент: датчики делятся на первичные преобразователи и реализованные на их основе сложные электронные устройства с адаптацией к тому или иному эксплуатационному профилю. Вторые имеют стандартизированные выходные сигналы и легко встраиваются в промышленные АСУ. Термосопротивления. Первичный преобразователь. Основаны на изменении электрического сопротивления материалов под воздействием температуры. Термопары. Первичный преобразователь. Использует эффект возникновения термо-ЭДС в зависимости от разности температур «холодного» и «горячего» спаев. Преобразователи температуры и влажности (датчики температуры воздуха). Электронные приборы с аналоговыми/цифровыми выходами (+ дисплей), сочетающие в себе функции датчика влажности и температуры. Лучшее применение находят в системах вентиляции и кондиционирования, в помещениях разных типов. Многоточечные преобразователи температуры. Предназначены для температурного контроля по всему объему в больших резервуарах. Лучшее применение находят в пищевой промышленности и с/х, где используются в силосах с зерном и подобным продуктом. Бесконтактные датчики температуры. Используются с удаленными/труднодоступными объектами в широком диапазоне t °C, в опасных для человека условиях. К ним также относятся: Датчики горячего металла. Разновидность бесконтактных датчиков для соответствующих отраслей производства. Дистанционные датчики температуры. Инфракрасные датчики температуры. Датчики температуры с аналоговым выходом. Обширный класс приборов, объединяемых способом передачи информации. Включает в себя, например, гигиеничные датчики TER8 и общепромышленные датчики серий Кл и DIN. Термосопротивления Термопары Преобразователи температуры и влажности Многоточечные преобразователи температуры Бесконтактные датчики температуры Датчики температуры с аналоговым выходом

Новости 12 12.22 Наблюдение за потоком жидкой среды в трубопроводе 08 12.22 Влагомеры сыпучих материалов различных фракций 05 12.22 Датчики избыточного давления высокой ударопрочности 28 11. 22 Сенсорные панели оператора для промышленных систем 24 11.22 Новая серия трехфазных частотников для насосов

Датчики температуры

Фамилия *?

Имя *?

Отчество?

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *?

Телефон (вводится без 8) *?

E-mail *?

Укажите наименование заказываемого продукта *

В количестве *?

• Пользовательское соглашение ?

Проектная задача

*Подтвердите, что Вы не робот:

Датчики температуры

Заполните приведенные ниже поля, и наши специалисты позвонят Вам в удобное для Вас время.

Вы можете позвонить нам сами на номер 8-8000-80-35-80 (бесплатный звонок с мобильных и стационарных телефонов в Казахстане)

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр. лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

звонок с (время Мск)?

не выбрано8-008-309-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-30

звонок до (время Мск)

не выбрано9-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-3017-00

Электронная почта

Тема вопроса *?

Проектная
задача

• Пользовательское соглашение ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Внимание!
Данный сервис доступен только для заказчиков из стран, входящих в таможенный союз.

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

Электронная почта *

Текст обращения

• Пользовательское соглашение * ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

ТИП РЕДУКТОРА *

не выбранонеизвестенчервячныйцилиндрический соосныйнасадной (цилиндрический с параллельными валами)цилиндро-конический

Передаточное отношение

Обороты редуктора?

Диаметр выходного вала?

Мощность?

Обороты двигателя?

Опции

не выбраноэлектрический тормоз вала двигателянезависимое охлаждение двигателяреактивная штангадругоене требуется

• Двигатель?

Количество?

Доставка?

не выбраносамовывозтранспортной компанией «Автотрейдинг»курьерской службойдругой транспортной компаниейдругой курьерской службой

Комментарий к заказу?

Контактные данные

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр. лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

Электронная почта *

• Пользовательское соглашение * ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Датчики температуры

Данные о редукторе

Тип мотор-редуктора *?

Формат 2d?

• Autocad (.dxf)
• Autocad (.dwg )
• IGES ( .iges )
• Solid Edge ( .dft )

Формат 3d?

• Solid Edge ( .par )
• Parasolid ( .xt )
• IGES ( .igs )
• ACIS ( . sat )
• STEP ( .step )

Контактные данные

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *?

Телефон (вводится без 8) *

E-mail *?

• Пользовательское соглашение * ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Заполните приведенные ниже поля, и наши специалисты позвонят Вам в удобное для Вас время.

Вы можете позвонить нам сами на номер 8-8000-80-35-80 (бесплатный звонок с мобильных и стационарных телефонов в Казахстане)

Фамилия *

Отчество

ОПФ *

не выбраноЮр.лицоИП

Должность *

Наименование организации *

Телефон (вводится без 8) *

звонок с (время Мск)?

не выбрано8-008-309-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-30

звонок до (время Мск)

не выбрано9-009-3010-0010-3011-0011-3012-0012-3013-0013-3014-0014-3015-0015-3016-0016-3017-00

Электронная почта

Тема вопроса *?

Транзакция

• Пользовательское соглашение ?

*Подтвердите, что Вы не робот:

Датчики температуры

Фамилия *?

Имя *?

Отчество?

ОПФ *

не выбраноЮр. лицоИП

Должность *

Наименование организации *?

Телефон (вводится без 8) *?

E-mail *?

Укажите наименование заказываемого продукта *

В количестве *?

• Пользовательское соглашение * ?

Транзакция

*Подтвердите, что Вы не робот:

2.1. Классификация датчиков температуры

Датчик температуры — это устройство, непосредственно принимающее, преобразующее измеряемую величину в сигнал для последующей передачи его на приборы или управляющее воздействие. Датчик предназначен для измерения температуры в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

К датчикам температуры относят:

Термопара

Термопара нашла свое широкое применение для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температуры с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции, которое имеет датчик температуры этого вида, возможность работать в широком диапазоне и дешевизны. К числу достоинств относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур в агрессивных средах.

Термопары относятся к классу термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термо ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.

Соединенные между собой концы термопары, погружаемые в среду, температура которой измеряется, называют рабочим концом термопары. Концы, которые находятся в окружающей среде, и которые обычно присоединяют проводами к измерительной схеме, называют свободными концами. Температуру этих концов необходимо поддерживать постоянной. При этом условии термо-ЭДС Е_т будет зависеть только от температуры T₁ рабочего конца.

                                   U_вых = E_т = С(Т₁ – Т₀),         

где С – коэффициент, зависящий от материала проводников термопары.

 

Создаваемая термопарами ЭДС сравнительно невелика: она не превышает 8 мВ на каждые 100 ⁰С и обычно не превышает по абсолютной величине 70 мВ. Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от –200 до 2200 ⁰С.

 Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических преобразователей получили платина, платинородий, хромель, алюмель.

 Термопары имеют следующие преимущества: простота изготовления и надёжность в эксплуатации, дешевизна, отсутствие источников питания и возможность измерений в большом диапазоне температур.

 Наряду с этим термопарам свойственны и некоторые недостатки — меньшая, чем у терморезисторов, точность измерения, наличие значительной тепловой инерционности, необходимость введения поправки на температуру свободных концов и необхо­димость в применении специальных соединительных проводов.

Термопара типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») подключаются ко входу измерителей, регуляторов. Если температуры «рабочего» и «холодного спаев» различны, то вырабатывается термоЭДС, которая и подается на прибор. Поскольку термоЭДС зависит от разности температуры двух спаев датчика, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами ТХА, ТХК (термопреобразователями сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрическими преобразователями, датчиками температуры, термосопротивлениями) предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар ТХА, ТХК (термопреобразователей сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрических преобразователей) к датчику температуры (термопреобразователю) должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0..100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарами (термоэлектрическими преобразователями, термопреобразователями сопротивления) и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора рекомендуется экранировать линию связи прибора с датчиком. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

4 типа датчиков температуры

В современной электронике сегодня используются четыре основных датчика температуры: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), датчики температуры сопротивления (RTD), термопары и интегрированные полупроводниковые датчики (ИС).

Датчики температуры незаменимы в повседневной жизни. Они измеряют количество тепла, выделяемого системой или объектом, и, как правило, включают сигнал тревоги, когда изменение температуры превышает нормы, установленные приложением. Таким образом, датчики температуры играют решающую роль в обеспечении времени для профилактических действий.

В этой статье мы рассмотрим четыре основных датчика температуры, рекомендации по каждому из них, а также преимущества и недостатки их использования.

Что такое датчик температуры?

Датчик температуры представляет собой электрический прибор, предназначенный для измерения температуры воздуха, жидкости и твердых тел в различных отраслях промышленности и применениях.

Датчик температуры работает, обеспечивая считываемое измерение температуры на измерителе по электрическим сигналам, производимым внутри датчика температуры. Принцип работы датчика температуры зависит от напряжения на диоде внутри датчика температуры. Изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода. Например, чем выше температура, тем больше сопротивление, и наоборот.

Применение датчиков температуры

Датчики температуры чрезвычайно полезны для удовлетворения как коммерческих, так и потребительских потребностей, поэтому они используются в следующих отраслях и приложениях:

• Промышленное применение для контроля тепла электрических радиаторов.
• Медицинские приложения для контроля измерений температуры в аппаратах МРТ и ультразвуковых сканерах.
• Лабораторное применение в фармацевтической промышленности и контроль температуры окружающей среды в лабораториях.
• Бытовая техника, такая как холодильники/морозильники, микроволновые печи и духовки.
• Компьютеры для предотвращения перегрева.
• Пищевая промышленность и производство напитков для санитарных целей и минимизации отходов.

Контактные и бесконтактные датчики температуры

Прежде чем мы рассмотрим типы датчиков температуры, важно понять, какой физический тип датчика температуры требуется для вашего приложения. Существует два основных физических типа датчиков температуры:

Контактные датчики температуры

Контактные датчики температуры используются, когда возможен хороший тепловой контакт с объектом, жидкостью или газом. Они используются для определения температуры, когда ожидается, что она будет ниже 3400 °F (1700 °C) или выше -40 °F (-40 °C).

Контактные датчики температуры включают термисторы, термопары и датчики температуры сопротивления.

Бесконтактные датчики температуры

Как следует из названия, бесконтактные датчики температуры не обязательно должны находиться в прямом контакте с измеряемым объектом. Вместо этого они используют инфракрасную технологию для дистанционного измерения температуры поверхности.

Используются, когда:

• Объект измерения движется.
• Контакт может повредить датчик температуры или объект, например, если объект очень горячий или вызывает коррозию.
• Контакт мог изменить температуру.
• Необходимо измерить большую площадь.
• Объект находится далеко или труднодоступен, как в космосе.

Бесконтактные датчики температуры включают волоконно-оптические датчики, радиационные термометры, оптические пирометры и тепловизоры.

Распространенные типы датчиков температуры

В настоящее время на рынке используются четыре распространенных датчика температуры:

• Датчики температуры сопротивления (RTD)
• Термисторы (отрицательный температурный коэффициент (NTC))
• Термопары
• Полупроводниковые датчики

Датчики температуры сопротивления (RTD)

Датчики температуры сопротивления или RTD изменяют сопротивление элемента RTD непосредственно в зависимости от температуры. РДТ изготавливаются из пленки и стеклянного или керамического сердечника с намотанной на него проволокой для большей точности. Хотя платиновые RTD (PRTD) дороже, они являются наиболее точными датчиками температуры. Помимо высокой точности, ПТРД обеспечивают стабильные показания, воспроизводимые отклики и могут использоваться в широком диапазоне температур (от -200 до 600°С).0003° С).

Platinum RTD доступны с сопротивлением 100 Ом и 1000 Ом при 0 °C, поэтому они обозначаются как PT100 и PT1000.

Датчики RTD, изготовленные из никеля и меди, также используются из-за их более низкой стоимости, но они не так стабильны или воспроизводимы, как PRTD.

По сравнению с другими типами датчиков температуры термометры сопротивления обычно имеют более высокую тепловую массу, поэтому обычно они медленнее реагируют на изменения температуры, чем датчики температуры с термопарами. RTD также требуют, чтобы ток возбуждения протекал через измеритель для расчета сопротивления.

Конфигурации RTD включают двух-, трех- и четырехпроводные варианты:

• Двухпроводные: Используется, когда длина провода достаточно мала, чтобы сопротивление не влияло на точность.
• Трехпроводная схема: В этой конфигурации добавляется щуп RTD для передачи тока возбуждения, что позволяет компенсировать сопротивление провода.
• Четырехжильный: Этот провод устраняет сопротивление провода за счет включения отдельных силовых и измерительных проводов. Это самая точная конфигурация.

Термисторы (отрицательный температурный коэффициент)

Термисторы аналогичны термометрам сопротивления, поскольку их сопротивление зависит от температуры. Поскольку термисторы имеют нелинейную температурную зависимость, они требуют корректировки для точной интерпретации данных. Это соотношение означает, что термисторные датчики температуры могут обеспечивать большое изменение сопротивления в небольшом рабочем диапазоне температур, поэтому они используются для измерения температуры в высокотехнологичных приложениях и приложениях с заданными значениями.

Обычно они изготавливаются из полимера или керамики, покрытых стеклянной поверхностью, поэтому они дешевле и менее точны, чем термометры сопротивления. Тем не менее, термисторы по-прежнему точны по сравнению с другими типами датчиков температуры из-за их воспроизводимости и быстрой реакции на изменения температуры.

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) чаще всего используются для измерения температуры. Сопротивление термистора NTC уменьшается при повышении температуры. Термисторы со стеклянным корпусом имеют рабочий диапазон от -72,4 до 482·9.0003° F (от -50 до 250 ° C) и стандартные термисторы имеют диапазон до 302 ° F (150 ° C).

Термопары

Термопарные датчики температуры чаще всего используются в промышленности, автомобилестроении и в быту в вашем доме. Поскольку они имеют автономный источник питания, они не требуют возбуждения, имеют быстрое время отклика и могут работать в самом широком диапазоне температур (от -328 до 3182 °F/от -200 °C до 1750 °C).

Термопары изготавливаются путем соединения двух разнородных металлических проводов, электрически соединенных в двух точках. Соединительный конец называется «горячим спаем», а другой конец известен как «холодный спай». Различное напряжение между двумя металлами отражает пропорциональные изменения температуры.

Принцип работы очень прост. Когда две разнородные металлические проволоки сплавляются, они создают термоэлектрический результат, который обеспечивает постоянную разность потенциалов. Напряжение между металлами называется эффектом Зеебека. Если обе части имеют одинаковую температуру, разность потенциалов равна нулю и, следовательно, выходное напряжение отсутствует. Но когда детали имеют разную температуру, выходное напряжение зависит от разницы температур.

Термопары изготавливаются из различных материалов, что позволяет датчику температуры измерять различные диапазоны температур и чувствительности. Чаще всего используется датчик термопары типа K, и все остальные термопары также обозначаются буквами (J, R и T).

Самым большим недостатком использования датчика термопары является его низкое выходное напряжение, что затрудняет измерение температуры объекта или вещества. Из-за малого напряжения и компенсации холодного спая (CJC) термопарам требуются прецизионные эталоны с низким уровнем шума, и часто требуются некоторые решения по усилению.

Поскольку термопары также нелинейны, им требуется таблица преобразования для расчета температуры.

Полупроводниковые интегрированные датчики (ИС) 

Полупроводниковые датчики температуры обычно встраиваются в интегральную схему (ИС). Два идентичных диода с чувствительными к температуре напряжениями контролируют изменения температуры. Интегральные датчики имеют линейную характеристику, однако у них самая низкая точность среди датчиков температуры. Это связано с тем, что ИС имеют самый медленный отклик в узких диапазонах температур (- -70 град.от 0003°С до 150°С).

Существует два типа интегральных схем:

• Локальные датчики температуры: Измеряют температуру, используя физические свойства транзистора. Они могут использовать аналоговый или цифровой выход.
• Удаленные цифровые датчики температуры: Измерение температуры внешнего транзистора. Транзистор расположен вдали от микросхемы датчика.

Какой датчик температуры самый точный?

Если вам нужен наиболее точный датчик температуры, термометр сопротивления — лучший выбор. Датчики температуры RTD являются наиболее точными и стабильными электронными устройствами для измерения температуры. Здесь, в Atlas Scientific, мы предлагаем только высококачественные платиновые датчики температуры RTD, чтобы всегда обеспечивать высокоточные показания и низкую задержку.

Резюме

В зависимости от области применения или отрасли, в которой вы работаете, будет зависеть, какой датчик температуры использовать. Датчики с платиновым резистивным датчиком температуры (PRTD) являются наиболее точными, однако также широко используются термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), датчики с термопарами и интегрированные датчики (ИС) на основе полупроводников.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно датчиков температуры или вы не уверены, какой датчик температуры лучше всего соответствует вашим потребностям, не стесняйтесь обращаться к команде мирового класса в Atlas Scientific.

Датчики и датчики температуры

7 основных типов датчиков для измерения температуры

Об авторе:

Роб Д. Янг — профессиональный автор статей. Персональный сайт rdywriting.com, также посетите страницу его блога searchenginejournal.com.

Температура определяется как энергетический уровень материи, о котором можно судить по некоторым изменениям в этой материи. Датчики для измерения температуры бывают самыми разными и имеют одну общую черту: все они измеряют температуру, регистрируя некоторые изменения физических характеристик.

 

Семь основных типов датчиков для измерения температуры или устройств для контроля температуры, обсуждаемых здесь, – это термопары, резистивные датчики температуры (терморезисторы, термисторы), инфракрасные излучатели, биметаллические устройства, устройства расширения жидкости, молекулярные датчики изменения состояния и кремниевые диоды.

 

1. Термопары

Термопары представляют собой устройства измерения напряжения, которые измеряют температуру при изменении напряжения. По мере повышения температуры выходное напряжение термопары увеличивается — не обязательно линейно.

 

Часто термопара располагается внутри металлического или керамического экрана, защищающего ее от воздействия различных сред. Термопары в металлической оболочке также доступны со многими типами внешних покрытий, например, с тефлоновым, для безотказной работы в кислотах и ​​растворах сильных щелочей.

 

СВЯЗАННЫЕ: Термопары и датчики температуры

2. Резистивные устройства для измерения температуры

Резистивные устройства для измерения температуры также являются электрическими. Вместо того, чтобы использовать напряжение, как это делает термопара, они используют другую характеристику вещества, которая изменяется с температурой, — его сопротивление. Компания OMEGA Engineering, Inc. в Стэмфорде, штат Коннектикут, имеет дело с двумя типами резистивных устройств: металлическими резистивными термометрами (RTD) и термисторами.

 

Как правило, термометры сопротивления более линейны, чем термопары. Они увеличиваются в положительном направлении, при этом сопротивление увеличивается с повышением температуры. С другой стороны, термистор имеет совершенно другую конструкцию. Это чрезвычайно нелинейное полупроводниковое устройство, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры.

3. Инфракрасные датчики

Инфракрасные датчики являются бесконтактными датчиками. Например, если вы поднесете типичный инфракрасный датчик к передней части стола без контакта, датчик сообщит вам температуру стола благодаря своему излучению — вероятно, 68 ° F при нормальной комнатной температуре.

 

При бесконтактном измерении ледяной воды ее температура будет немного ниже 0°C из-за испарения, что немного занижает ожидаемое показание температуры.

СВЯЗАННЫЕ: Инфракрасные и каталитические шариковые технологии для датчиков газа: плюсы и минусы

4. Биметаллические устройства

Биметаллические устройства используют расширение металлов при нагревании. В этих устройствах для контроля температуры два металла соединены вместе и механически связаны со стрелкой. При нагревании одна сторона биметаллической полосы расширяется больше, чем другая. И при правильном приспособлении к указателю отображается измерение температуры .

 

Преимуществами биметаллических устройств являются портативность и независимость от источника питания. Однако они обычно не так точны, как электрические устройства, и вы не можете легко записать значение температуры, как с электрическими устройствами, такими как термопары или термометры сопротивления; но портативность является определенным преимуществом для правильного приложения.

5. Термометры

Термометры – это хорошо известные устройства расширения жидкости, которые также используются для измерения температуры. Вообще говоря, они делятся на две основные категории: ртутные и органические, обычно красные, жидкие. Разница между ними заметна, потому что ртутные устройства имеют определенные ограничения, когда речь идет о том, как их можно безопасно транспортировать или перевозить.

 

Например, ртуть считается загрязнителем окружающей среды, поэтому ее поломка может быть опасной. Обязательно ознакомьтесь с действующими ограничениями на авиаперевозку ртутных продуктов перед отправкой.

 

6. Датчики изменения состояния

Датчики температуры изменения состояния измеряют именно это – изменение состояния материала, вызванное изменением температуры, как при переходе от льда к воде и потом париться. Коммерчески доступные устройства этого типа имеют форму этикеток, шариков, цветных карандашей или лаков.

 

Например, этикетки можно использовать на конденсатоотводчиках. Когда ловушку нужно отрегулировать, она становится горячей; тогда белая точка на этикетке укажет на повышение температуры, став черной. Точка остается черной, даже если температура возвращается к норме.

 

Метки изменения состояния указывают на измерение температуры в °F и °C. В устройствах такого типа белая точка становится черной при превышении указанной температуры; и это необратимый датчик, который остается черным после изменения цвета. Этикетки температуры полезны, когда вам нужно подтверждение того, что температура не превышала определенного уровня, возможно, по техническим или юридическим причинам во время транспортировки. Поскольку устройства с изменением состояния не являются электрическими, как и биметаллическая пластина, они имеют преимущество в некоторых приложениях. Некоторые формы этого семейства сенсоров (лак, мелки) не меняют цвет; следы, сделанные ими, просто исчезают. Пеллетный вариант визуально деформируется или полностью тает.

 

Ограничения включают относительно медленное время отклика. Поэтому, если у вас есть резкий скачок температуры вверх, а затем очень быстро снижается, видимой реакции может и не быть. Точность также не так высока, как у большинства других устройств, обычно используемых в промышленности. Однако в области применения, где вам нужна нереверсивная индикация, не требующая электропитания, они очень практичны.

 

Другие двусторонние этикетки работают по совершенно другому принципу, используя жидкокристаллический дисплей. Дисплей меняет цвет с черного на оттенок коричневого, синего или зеленого, в зависимости от достигнутой температуры.

 

Например, типичная этикетка полностью черная, если температура ниже измеряемой. По мере повышения температуры в точке, скажем, 33°F появляется цвет — сначала синий, затем зеленый и, наконец, коричневый, когда он достигает заданной температуры. В любом конкретном жидкокристаллическом устройстве вы обычно увидите два цветных пятна, расположенных рядом друг с другом: синее чуть ниже индикатора температуры и коричневое чуть выше. Это позволяет вам оценить температуру, скажем, между 85° и 9°С.0°F.

 

Несмотря на то, что он не является абсолютно точным, его преимущества заключаются в том, что он представляет собой небольшой прочный неэлектрический индикатор, который постоянно обновляет показания температуры.