溫度變送器(qì)的工作原理和(hé)分類

首先我們了解(jiě)下(xià)溫(wēn)度變送器(qì)的由來：由于感(gǎn)溫元件種類繁(fán)多，其(qí)信(xìn)号(hào)輸出(chū)的類型也(yě)多，爲了便(biàn)于自動化(huà)檢測，因此(cǐ)對(duì)各(gè)種溫度傳(chuán)感器(qì)的信(xìn)号(hào)輸出做了統一的規定(dìng)，也就(jiù)是爲統一(yī)的4～20ma信号(hào)。爲了使(shǐ)各種溫(wēn)度(dù)傳感器的輸(shū)出能統(tǒng)一爲(wèi)4~20ma的信号，所以使(shǐ)用了溫度(dù)變送器。利用(yòng)溫(wēn)度變送器來使輸入的各(gè)種電(diàn)阻和電(diàn)勢信号(hào)，變成統一的4~20ma的電流(liú)信号，這就(jiù)是溫(wēn)度變送器(qì)的由來。

溫度變(biàn)送器完(wán)成測量(liàng)信号(hào)的采集後(hòu)，轉化成統一的(de)4~20ma電流(liú)信号輸出(chū)， 同時還(hái)起(qǐ)到隔(gé)離的(de)作用(yòng)。

溫度(dù)變送器按(àn)工作(zuò)原理分類，主要(yào)是熱(rè)敏(mǐn)元(yuán)件的不同， 有：熱電偶(ǒu)，熱電阻(zǔ)(金(jīn)屬)，和半(bàn)導體熱敏電(diàn)阻。

一體化(huà)溫度(dù)變送器(qì)将(jiāng)溫度(dù)傳感元(yuán)件（熱電阻或(huò)熱電偶）與(yǔ)信(xìn)号轉(zhuǎn)換(huàn)放大(dà)單元有機集成在一(yī)起，用(yòng)來測量各(gè)種(zhǒng)工藝過(guò)程中-200-1600℃範圍内的(de)液(yè)體、蒸汽及其(qí)它氣體介(jiè)質或固體(tǐ)表面(miàn)的溫(wēn)度。它(tā)通常和顯(xiǎn)示儀(yí)表、記錄儀(yí)表以及各(gè)種控(kòng)制系統配套使(shǐ)用。

溫度傳(chuán)感器受溫度(dù)影響産生電阻(zǔ)或(huò)電勢(shì)效(xiào)應，經轉換産(chǎn)生一個差動電(diàn)壓信号。此(cǐ)信号(hào)經放大(dà)器放大(dà)，再經(jīng)電壓、電流(liú)變換，輸出與量(liàng)程相(xiàng)對應的 4-20ma的(de)電流信号(hào)。

熱電偶一般(bān)用(yòng)于中(zhōng)高溫的測量，而熱電(diàn)阻主要是(shì)低溫的測量。采(cǎi)用何(hé)種，具(jù)體看看下面的(de)介紹(shào)：

1.熱電偶

熱(rè)電偶(ǒu)是工業上(shàng)常用(yòng)的溫度檢測元(yuán)件之一(yī)，熱(rè)電偶(ǒu)工作(zuò)原理是基(jī)于賽(sài)貝克(seeback)效應,即兩(liǎng)種不同成(chéng)分的(de)導(dǎo)體兩端連接成(chéng)回路，如(rú)兩連接端溫度(dù)不同(tóng)，則在回路(lù)内(nèi)産生熱電流(liú)的物(wù)理(lǐ)現象。其(qí)優點(diǎn)是：①測量精(jīng)度高。因熱電偶直接(jiē)與被(bèi)測對(duì)象接觸，不受中(zhōng)間介質的(de)影(yǐng)響。②測量範圍(wéi)廣。常(cháng)用的熱電偶從-50~+1600℃均可(kě)邊續測量(liàng)，某(mǒu)些(xiē)特殊熱電(diàn)偶低可測到-269℃（如(rú)金鐵鎳鉻(gè)）， 可達+2800℃（如鎢-铼(lái)）。③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方(fāng)便。熱(rè)電偶通常是由(yóu)兩種不同(tóng)的(de)金(jīn)屬絲(sī)組成(chéng)，而且不受(shòu)大(dà)小和開(kāi)頭的限(xiàn)制(zhì)，外有(yǒu)保護套(tào)管(guǎn)，用起(qǐ)來非常方便(biàn)。

1.1熱(rè)電偶測溫(wēn)基本原理(lǐ)：将(jiāng)兩種不(bú)同材(cái)料的導體(tǐ)或半導體a和b焊(hàn)接起來，構成一(yī)個閉(bì)合(hé)回(huí)路。當(dāng)導體a和b的(de)兩個(gè)執着(zhe)點1和2之間存在溫差時，兩者之(zhī)間便産生(shēng)電動勢,因而在回路(lù)中形(xíng)成一(yī)個大小(xiǎo)的電流,這種(zhǒng)現象稱爲(wèi)熱電效應(yīng)。熱電偶就是利(lì)用這(zhè)一效應來工作(zuò)的。

1.2熱電偶的種(zhǒng)類及結構形成(chéng)

（1）熱電偶的種類(lèi)：常用熱(rè)電偶可(kě)分爲标(biāo)準熱電(diàn)偶和(hé)非标準熱電偶兩(liǎng)大類。所(suǒ)調用标準(zhǔn)熱電(diàn)偶是指(zhǐ)國家标(biāo)準規定(dìng)了其熱電勢(shì)與溫度的關系、允許誤差(chà)、并有統一的(de)标(biāo)準分度(dù)表(biǎo)的熱(rè)電偶，它(tā)有與其(qí)配套的顯示儀表(biǎo)可供選(xuǎn)用。非(fēi)标準化(huà)熱電偶(ǒu)在使(shǐ)用範(fàn)圍或(huò)數量(liàng)級上(shàng)均不(bú)及标(biāo)準化熱電偶，一(yī)般(bān)也(yě)沒有統一(yī)的分度表(biǎo)，主要用于某些特殊(shū)場合(hé)的測(cè)量。标(biāo)準化(huà)熱電(diàn)偶(ǒu)我國從(cóng)1988年1月(yuè)1日起，熱電(diàn)偶和(hé)熱電阻全部按(àn)iec标準生(shēng)産，并s、b、e、k、r、j、t七(qī)種标(biāo)準化(huà)熱電(diàn)偶爲我(wǒ)國統一(yī)設計型熱電偶(ǒu)。

(2)熱電(diàn)偶(ǒu)的結構形式爲了保證(zhèng)熱電偶可靠、穩定地工(gōng)作，對它(tā)的結構(gòu)要求如(rú)下：①組成熱電偶(ǒu)的兩個熱電極(jí)的焊(hàn)接必須牢(láo)固(gù)；②兩個熱電極(jí)彼此之間(jiān)應很(hěn)好地絕緣，以防(fáng)短路；③補償導線(xiàn)與熱電偶(ǒu)自由(yóu)端(duān)的(de)連(lián)接要方(fāng)便可靠；④保護套管應(yīng)能(néng)保證熱(rè)電極(jí)與有害介(jiè)質充(chōng)分隔離。

1.3．熱(rè)電偶冷(lěng)端的溫(wēn)度補(bǔ)償：由(yóu)于(yú)熱(rè)電偶的材(cái)料一(yī)般都比較(jiào)貴重(zhòng)（特别是采用貴(guì)金屬(shǔ)時），而測溫(wēn)點到儀表(biǎo)的距(jù)離都很遠(yuǎn)，爲了(le)節省熱(rè)電偶材(cái)料，降(jiàng)低(dī)成本，通(tōng)常采用(yòng)補(bǔ)償導(dǎo)線把(bǎ)熱電偶的(de)冷端(duān)（自由(yóu)端）延(yán)伸到(dào)溫度比較(jiào)穩定的控(kòng)制室(shì)内，連接到(dào)儀表(biǎo)端子上。必須指(zhǐ)出，熱(rè)電(diàn)偶補償(cháng)導線的作(zuò)用隻(zhī)起延(yán)伸熱電極(jí)，使熱(rè)電偶的冷(lěng)端移動(dòng)到控制(zhì)室的儀表(biǎo)端子上，它(tā)本(běn)身并不能消(xiāo)除冷(lěng)端溫(wēn)度變化對測溫(wēn)的影響，不起(qǐ)補(bǔ)償作用。因此，還(hái)需采(cǎi)用其他修正方(fāng)法來補償(cháng)冷端(duān)溫(wēn)度t0≠0℃時對(duì)測溫的影響。在(zài)使用熱電(diàn)偶補(bǔ)償導線時必須注意(yì)型(xíng)号(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補償導線(xiàn)與熱(rè)電偶(ǒu)連接端的(de)溫度不能(néng)超過100℃。

2.熱電阻

熱電阻(zǔ)是中低(dī)溫區常(cháng)用的(de)一(yī)種(zhǒng)溫度(dù)檢測(cè)器。它的主(zhǔ)要特點是(shì)測量(liàng)精度(dù)高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是(shì)阻的測量(liàng)度(dù)是(shì)高的(de)，它不僅廣(guǎng)泛應用(yòng)于(yú)工業(yè)測溫(wēn)，而且(qiě)被制成标(biāo)準的(de)基準(zhǔn)儀。

2.1、熱(rè)電阻(zǔ)測(cè)溫(wēn)原理(lǐ)及材料：熱(rè)電阻測(cè)溫是基(jī)于金屬導(dǎo)體的電阻值随溫度(dù)的增(zēng)加而增加這一特性(xìng)來進(jìn)行溫度(dù)測量的(de)。熱電阻大都由(yóu)純金屬材料制成，目(mù)前應用(yòng)多(duō)的是鉑和(hé)銅，此(cǐ)外，現在已開始(shǐ)采用鎳、錳(měng)和铑(lǎo)等材(cái)料(liào)制造熱(rè)電阻。

2.2、熱電(diàn)阻的(de)類型：

1）普通型熱(rè)電阻：從(cóng)熱(rè)電阻(zǔ)的測溫(wēn)原理可(kě)知，被測溫(wēn)度的變化(huà)是直接通(tōng)過熱(rè)電(diàn)阻阻值(zhí)的變化來(lái)測量(liàng)的，因此，熱電阻(zǔ)體(tǐ)的(de)引出線等(děng)各種(zhǒng)導線電阻的變化會(huì)給溫(wēn)度測量(liàng)帶來影(yǐng)響。

2）铠裝熱電阻：铠裝熱電阻是由感溫元(yuán)件(jiàn)（電阻體）、引線(xiàn)、絕緣(yuán)材料(liào)、不鏽(xiù)鋼套(tào)管組合而(ér)成的(de)堅實體，它的外(wài)徑一般爲φ2--φ8mm，小可(kě)達φmm。與普通型熱(rè)電阻相比，它有下列(liè)優點：①體積(jī)小，内部(bù)無(wú)空氣(qì)隙，熱慣性(xìng)上，測(cè)量滞後小；②機械(xiè)性能(néng)好、耐振，抗(kàng)沖擊；③能(néng)彎曲，便(biàn)于安(ān)裝④使用壽(shòu)命長。

3）端面熱(rè)電(diàn)阻：端面熱電阻(zǔ)感溫元件(jiàn)由特殊處(chù)理的電阻(zǔ)絲材繞(rào)制，緊貼在溫(wēn)度(dù)計(jì)端面(miàn)。它與一般軸向熱電阻相(xiàng)比，能(néng)更正(zhèng)确(què)和(hé)快速地反映被測端(duān)面的(de)實際(jì)溫度，适用于測量軸(zhóu)瓦和其他機件(jiàn)的端面溫度。

4）隔(gé)爆型熱電阻：隔爆型(xíng)熱電阻(zǔ)通(tōng)過特殊結(jié)構的接線盒，把其外殼内部爆炸性混合氣體因受(shòu)到火花(huā)或電(diàn)弧(hú)等影響而(ér)發生(shēng)的爆炸局限在接線(xiàn)盒内，生産(chǎn)現場不(bú)會引超(chāo)爆炸。隔爆型熱(rè)電阻可用(yòng)于bla--b3c級(jí)區内(nèi)具有爆炸(zhà)危險(xiǎn)場所(suǒ)的溫(wēn)度測(cè)量。