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温度传感器的工作原理

日期: 2022-11-03
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通俗来说,温度传感器是靠物质的各种物理性质,是一种随着温度的变化直接将温度转化为电量的传感器。它是温度测量仪器的核心部分,种类繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式,按传感器材料和电子元件的特性可分为热电阻和热电偶。虽然名字听起来很陌生,但是确实跟我们平时的日常息息相关,下面就给大家简单介绍一下这款传统器是怎么样运作的?它的工作原理是怎么样的?

温度传感器的工作原理

一、温度传感器中恒温器的工作原理

恒温器是一种接触式温度传感器,由两种不同金属(如铝、铜、镍或钨)组成的双金属片组成。两种金属之间的线膨胀系数的差异导致它们受热时产生机械弯曲运动。

一、温度传感器中双金属恒温器的工作原理

恒温器由两种不同热量的金属背靠背粘在一起组成。天气寒冷时,触点闭合,电流通过恒温器。当它变热时,一种金属比另一种金属膨胀得更多,粘合的双金属片向上(或向下)弯曲,打开触点,阻止电流流动。

有两种主要类型的双金属片,主要基于它们在经受温度变化时的运动。有“快速动作”型,在设定的温度点对电触点产生瞬间的“开/关”或“关/开”型动作,还有缓慢的“蠕动”型,随着温度的变化逐渐改变它们的位置。

家用版通常使用快速恒温器来控制烤箱、熨斗和浸入式热水箱的温度设定点。就是可以通过这样用来控制家里的供暖系统,而且也是很方便,可以实时控制相关物件,带来便利的前提,也给了我们很大的安全感。

履带式通常由双金属线圈或螺旋组成,随着温度的变化慢慢展开或盘绕。一般来说,爬行式双金属片对温度变化比标准的卡扣式/脱扣式更敏感,因为这种金属片更长更薄,所以非常适用于温度计和刻度盘等。

二、温度传感器中热敏电阻的工作原理

热敏电阻通常由陶瓷材料制成,如镀在玻璃中的镍、锰或钴的氧化物,这使得它们容易损坏。与速动型相比,它们的主要优势在于它们对任何温度变化的响应速度、准确性和可重复性。大多数热敏电阻具有负温度系数(NTC),这意味着其电阻随着温度的升高而降低。但有些热敏电阻具有正温度系数(PTC),其阻值随温度升高而增大。

热敏电阻的额定值取决于它们在室温下的电阻值(通常为25°C)、它们的时间常数(对温度变化做出反应的时间)以及它们相对于流经它们的电流的额定功率。像电阻器一样,热敏电阻在室温下的电阻值从10欧姆到几欧姆不等,但是为了检测的目的,通常使用千欧姆。

温度传感器的工作原理

三、温度传感器的工作原理——电阻温度检测仪(RTD)

RTD是一种准确的温度传感器,由高纯度导电金属(如铂、铜或镍)缠绕成线圈制成。RTD的电阻变化类似于热敏电阻的电阻变化。也可以提供薄膜RTD。这些装置在白色陶瓷基板上沉积了一层薄的铂膏。

电阻式温度检测器具有正温度系数(PTC),但与热敏电阻不同,其输出非常线性,可以产生非常准确的温度测量结果。但它们的热敏性很差,即温度变化只会产生很小的输出变化,比如1 ω/o C。

比较常见的RTD型是由铂制成的,称为铂电阻温度计或PRT,其中较常见的是Pt100传感器,其0℃时的标准电阻值为100ω。缺点是铂很贵,这种设备的一个主要缺点是成本高。

四、温度传感器-热电偶的工作原理

热电偶是较常见的温度传感器之一,因为其工作温度范围宽、可靠、准确、简单且灵敏度高。主要是因为它的体积小。在所有温度传感器中,热电偶的温度范围也是很宽,从低于-200℃到远远高于2000℃。

热电偶通常由两个不同金属(如铜和康铜)焊接或卷曲在一起的接头组成。其中一个称为冷端,保持在特定的温度,另一个是测量端,称为热端。

随着科技的不断进步,社会不断发展,很多对环境温湿度有特定要求的场景有了更便捷的管理方式。像日常生活中的通信机房、智能家居、医药行业、冷链运输、仓库、酒窖、温室大棚、孵化基地等场所都需要温湿度传感器来采集数据,再进行科学高效的管理、分析和控制,用于日常所需的设备,给生活带来便利。

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