溫度變送器的分類及各自工作原理

 溫度變送器的分類及各自工作原理

因?yàn)楦袦卦贩N繁多，其信號(hào)輸出類型也多。為了便于自動(dòng)化檢測(cè)，所以對(duì)各種溫度傳感器的信號(hào)輸出做了統(tǒng)一的規(guī)定，也就是為統(tǒng)一的4～20mA信號(hào)。為了使各種溫度傳感器的輸出能統(tǒng)一為4~20MA的信號(hào)，所以用了溫度變送器。利用溫度變送器來(lái)使輸入的各種電阻和電勢(shì)信號(hào)，變成了統(tǒng)一的4~20MA的電流信號(hào)，這就是溫度變送器的由來(lái)。

溫度變送器完成測(cè)量信號(hào)的采集后轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的4~20MA電流信號(hào)輸出。 同時(shí)還起隔離作用。

按工作原理分類，主要是熱敏元件的不同，

有：熱電偶，熱電阻(金屬)，和半導(dǎo)體熱敏電阻

一體化溫度變送器將溫度傳感元件（熱電阻或熱電偶）與信號(hào)轉(zhuǎn)換放大單元有機(jī)集成在一起，用來(lái)測(cè)量各種工藝過(guò)程中-200-1600℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽及其它氣體介質(zhì)或固體表面的溫度。它通常和顯示儀表、記錄儀表以及各種控制系統(tǒng)配套使用。

特  點(diǎn)   

   溫度傳感器溫度影響產(chǎn)生電阻或電勢(shì)效應(yīng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)差動(dòng)電壓信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)放大器放大，再經(jīng)電壓、電流變換，輸出與量程相對(duì)應(yīng)的 4-20mA的電流信號(hào)。

熱電偶一般用于中高溫的測(cè)量，而熱電阻主要是低溫的測(cè)量。采用何種，具體看看下面的介紹：
熱電偶
熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測(cè)元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是：

①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶zui低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），zui高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。

1．熱電偶測(cè)溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。

2．熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成

（1）熱電偶的種類

常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。

(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：

①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；

②兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；

③補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

3．熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。

在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。  

 

熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量度是zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。
1、熱電阻測(cè)溫原理及材料
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(lái)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zui多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。
2、熱電阻的類型
1）普通型熱電阻
從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。
2）鎧裝熱電阻
鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，zui小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后小；②機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。
3）端面熱電阻
端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。
4）隔爆型熱電阻
隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。 

關(guān)于溫度變送器，您可以看看下面的介紹：1、溫度變送器的用途
溫度變送器用于溫度測(cè)量，本文將溫度變送器定義為應(yīng)用溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的溫度測(cè)量裝置。
2、溫度變送器的分類
  從信號(hào)輸出接口上分為4~20mA，0~10mA，0~20mA，0~5V，0~10V等，或數(shù)字/頻率接口和其他接口；
   從結(jié)構(gòu)和安裝形式上分為壁掛式，風(fēng)道式，探棒式；
   從溫度傳感器和轉(zhuǎn)換電路的距離上分為一體式或分體式；
   還有防爆等類型產(chǎn)品。
3、溫度變送器的基本原理
   應(yīng)用溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)，其溫度傳感器通常為熱電阻、熱敏電阻、集成溫度傳感器、半導(dǎo)體溫度傳感器等，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。
4、溫度變送器的主要技術(shù)參數(shù)
   溫度測(cè)量范圍
   溫度測(cè)量準(zhǔn)確度
   溫度測(cè)量信號(hào)輸出形式
   溫度變送器的結(jié)構(gòu)形式和安裝形式
5、溫度變送器的選用
根據(jù)測(cè)量范圍選擇
可以參考其使用的溫度傳感器類型，參見(jiàn)溫度傳感器選型；
根據(jù)精度要求選擇
可以參考其使用的溫度傳感器類型，參見(jiàn)溫度傳感器選型；
根據(jù)信號(hào)接口選擇
可以選擇4~20mA，0~10mA，0~20mA，0~5V，0~10V等，或數(shù)字/頻率接口和其他接口；
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和安裝要求選擇，如室內(nèi)安裝，選用壁掛型。
工作原理：
熱電阻Pt100： 通過(guò)感應(yīng)溫度變化達(dá)到阻值的變化 
溫度變送器： 
1.通過(guò)確認(rèn)阻值的不同計(jì)算出當(dāng)前的溫度 
2.再根據(jù)熱電阻的量程變送輸出對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 信號(hào)(4-20mA）值 
即： 溫度變化--熱電阻--電阻變化--溫度變送器--4~20mA信號(hào) 
舉個(gè)例子： Pt100的量程為：-199.9度-600.0度 
溫度變送器就把這個(gè)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后對(duì)應(yīng)的 4mA就是-199.9度 20mA就是600.0度 
通過(guò)確認(rèn)變送器輸出的電流大小就可以知道當(dāng)前的溫度值。