•                            表面溫度傳感器

   

    表面溫度傳感器是在航空、航天、能源、化工、紡織和其它科研和生產(chǎn)領(lǐng)域中測(cè)量表面溫度的元件。表面溫度傳感器為專(zhuān)用的表面溫度計(jì)，通常，專(zhuān)用的表面溫度傳感器是具有極薄厚度的片狀外形，根據(jù)測(cè)量溫度的要求分為表面熱電阻和表面熱電偶感應(yīng)傳感器。

產(chǎn)生背景

    在航空、航天、能源、化工、紡織和其它科研和生產(chǎn)中存在大量的表面溫度測(cè)試問(wèn)題。但是環(huán)境狀況、溫度傳感器和被測(cè)表面相互影響，形成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。各種影響因素直接或間接影響了表面溫度的準(zhǔn)確度。因此，表面溫度測(cè)量是一種經(jīng)常需要但又很難進(jìn)行的測(cè)量。

如果使用通常形狀的溫度傳感器（如針狀、球狀、圓柱狀等），將由于傳感器的自身形狀導(dǎo)熱干擾原溫度場(chǎng)而引起測(cè)量誤差。

因此，對(duì)于表面溫度的精確測(cè)量應(yīng)選用專(zhuān)用的表面溫度計(jì)。換句話(huà)說(shuō)，應(yīng)選用帶有專(zhuān)用表面溫度傳感器的溫度計(jì)對(duì)表面溫度進(jìn)行精確的測(cè)量。

通常，專(zhuān)用的表面溫度傳感器是具有極薄厚度的片狀外形。

選擇方法

   為了準(zhǔn)確地測(cè)量表面溫度，建議一般選用專(zhuān)用的表面溫度傳感器。

   通過(guò)縱覽各種傳感器類(lèi)型和技術(shù)規(guī)格表，可以清楚地發(fā)現(xiàn)表面熱電阻和表面熱電偶感應(yīng)傳感器之間的最明顯差別。在一些應(yīng)用中（如涉及在中等溫度下進(jìn)行臨時(shí)非關(guān)鍵性測(cè)量的應(yīng)用），兩種類(lèi)型都足以勝任，只有價(jià)格是決定因素。一般而言，熱電偶具有更寬的工作溫度范圍和更快的響應(yīng)速度，并且價(jià)格稍微低一些。

    表面熱電偶在結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固得多，并且不受因安裝材料或方法所引起的應(yīng)變的影響。它們具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的固有特點(diǎn)，從而使成本較低。所有熱電偶表面?zhèn)鞲衅鞫季哂心軌蛟谂c表面熱電阻傳感器相比高出很多的溫度下正常工作以及響應(yīng)更加快速的特定。但是，熱電偶傳感器生成的電壓信號(hào)較低，可能需要進(jìn)行附加放大，這在電氣噪聲很高的環(huán)境中是一個(gè)缺點(diǎn)。

    與表面熱電偶傳感器不同，表面熱電阻傳感器不需要參考點(diǎn)、冰浴或溫度補(bǔ)償電路。這些傳感器具有非常低的熱質(zhì)量，因此可提供真實(shí)的表面溫度測(cè)量值以及快到50 ms的響應(yīng)時(shí)間。鉑傳感器被公認(rèn)為是一種精密溫度測(cè)量傳感器，它可在-190℃～ 660℃溫度范圍來(lái)定義國(guó)際溫標(biāo)（ITS-90）。將鉑溫度計(jì)選擇作為首要標(biāo)準(zhǔn)的主要原因是，它的電阻溫度參數(shù)具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和重復(fù)性。表面熱電阻的信號(hào)輸出大小是熱電偶輸出的50～200倍。這意味著溫度測(cè)量常常可使用標(biāo)準(zhǔn)儀表來(lái)進(jìn)行。

注意事項(xiàng)

    通常應(yīng)用是將裝在保護(hù)管中的傳感器浸沒(méi)在受控制流體中或放置在已知環(huán)境中，而表面溫度測(cè)量需要將傳感器放置在環(huán)境條件可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響的容器外面。另外，表面輪廓、表面的熱力性能以及傳感器與測(cè)量對(duì)象之間的導(dǎo)電通路等因素也會(huì)影響輸出信號(hào)的完整性。同時(shí)，傳感器的選型及安裝技術(shù)也會(huì)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。表面溫度測(cè)量應(yīng)用廣泛，對(duì)于評(píng)估不能接觸位置處的狀況十分有用。所使用的傳感器的種類(lèi)和安裝技術(shù)也各種各樣。選型時(shí)應(yīng)根據(jù)諸如量程、準(zhǔn)確度、可靠性以及與測(cè)量元件接觸的物質(zhì)的敏感度等溫度測(cè)量因素，以及傳感器的厚度、柔軟性和與測(cè)量對(duì)象和周?chē)h(huán)境之間的熱量交換。

在使用表面?zhèn)鞲衅鲿r(shí)，應(yīng)注意以下兩個(gè)最重要規(guī)則

1) 安裝表面?zhèn)鞲衅鲿r(shí)，能夠得到最高的熱接觸和最小的機(jī)械應(yīng)力。RdF 傳感器很容易正確進(jìn)行安裝。

2) 表面?zhèn)鞲衅鞅仨氝M(jìn)行絕緣或隔離，以使其溫度盡可能接近表面溫度。這是由用戶(hù)來(lái)控制的。

為了對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明，圖1顯示了一個(gè)典型的表面溫度傳感器。本例中的傳感器安裝在輸送流體的管道上。實(shí)際可安裝傳感器的與流體最接近的點(diǎn)是管道外壁。如果流體流動(dòng)比較充分并且溫度波動(dòng)不嚴(yán)重，則外壁溫度將十分接近流體的溫度。

傳感器只能測(cè)量其自身溫度，必須嘗試使表面溫度與傳感器溫度相同。通過(guò)在傳感器上布置一個(gè)絕緣層以減少環(huán)境的影響并通過(guò)選擇一種在表面與傳感器之間提供良好熱接觸的安裝方法，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

所選擇的傳感器安裝方法十分重要，因?yàn)殡m然需要良好的熱接觸，但熱膨脹系數(shù)的較大不匹配可能會(huì)引起導(dǎo)線式電阻溫度傳感器中產(chǎn)生應(yīng)變。這種應(yīng)變會(huì)產(chǎn)生電阻上的變化，可能會(huì)被誤解釋為一個(gè)溫度改變。當(dāng)安裝電阻和熱電偶傳感器時(shí)，應(yīng)使引線與感應(yīng)表面接觸一段長(zhǎng)度，以便降低感應(yīng)導(dǎo)線或結(jié)點(diǎn)的熱傳導(dǎo)效應(yīng)。