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

因為感溫元件品種繁多，其信號輸出類型也多。為了便于自動化檢測，所以對各種溫度傳感器的信號輸出做了統(tǒng)一的規(guī)定，也就是為統(tǒng)一的4～20mA信號。為了使各種溫度傳感器的輸出能統(tǒng)一為4~20MA的信號，所以用了溫度變送器。利用溫度變送器來使輸入的各種電阻和電勢信號，變成了統(tǒng)一的4~20MA的電流信號，這就是溫度變送器的由來。

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

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）與信號轉(zhuǎn)換放大單元有機集成在一起，用來測量各種工藝過程中-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   

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

熱電偶一般用于中高溫的測量，而熱電阻主要是低溫的測量。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)點是：

①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

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

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

1．熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,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)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(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)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從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)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。

(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，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：

①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

②兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；

③補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④保護套管應(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），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導(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，熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動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測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

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

 

熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量度是zui高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。
1、熱電阻測溫原理及材料
熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。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
從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。
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實體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；②機械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。
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端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。
4）隔爆型熱電阻
隔爆型熱電阻通過特殊結(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)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。 

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量，本文將溫度變送器定義為應(yīng)用溫度傳感器進行溫度檢測，通過轉(zhuǎn)換電路將溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號、標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的溫度測量裝置。
2、溫度變送器的分類
  從信號輸出接口上分為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)用溫度傳感器進行溫度檢測，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，然后通過轉(zhuǎn)換電路將溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號。
4、溫度變送器的主要技術(shù)參數(shù)
   溫度測量范圍
   溫度測量準(zhǔn)確度
   溫度測量信號輸出形式
   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)測量范圍選擇
可以參考其使用的溫度傳感器類型，參見溫度傳感器選型；
根據(jù)精度要求選擇
可以參考其使用的溫度傳感器類型，參見溫度傳感器選型；
根據(jù)信號接口選擇
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： 通過感應(yīng)溫度變化達到阻值的變化 
溫度變送器： 
1.通過確認阻值的不同計算出當(dāng)前的溫度 
2.再根據(jù)熱電阻的量程變送輸出對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 信號(4-20mA）值 
即： 溫度變化--熱電阻--電阻變化--溫度變送器--4~20mA信號 
舉個例子： Pt100的量程為：-199.9度-600.0度 
溫度變送器就把這個轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號后對應(yīng)的 4mA就是-199.9度 20mA就是600.0度 
通過確認變送器輸出的電流大小就可以知道當(dāng)前的溫度值。