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常见温度传感器及优缺点 传感器常见问题解决方法

时间:2020-07-11    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

无论是哪种类型的传感器,所有温度传感器都要考虑以下四大因素:

对所测量的介质没有影响

不管测量什么,重要的是要确保测量设备自身不会影响所测量的介质。进行接触温度测量时,这一点尤为重要。选择正确的传感器尺寸和导线配置是重要的设计考虑因素,以减少"杆效应"及其他测量错误。

非常

将对测量介质的影响降至低之后,如何准确地测量介质就变得至关重要。准确性涉及传感器的基本特性、测量准确性等。如果未能解决有关"杆效应"的设计问题,再准确的传感器也无济于事。

响应即时(在多数情况下)

响应时间受传感器元件质量的影响,还会受到导线的一些影响。通常传感器越小,响应速度越快。

输出易于调节

使用微处理器后可以更轻松地调节非线性输出,因此传感器输出的信号调节也更不成问题。

传感器的特性分析

 

NTC热敏电阻

铂RTD

热电偶

半导体

传感器

陶瓷 
  金属氧化尖晶石

铂绕线式 
  或金属薄膜

热电

半导体 
  连接点

温度范围(常规)

-100 ~ +325˚C

-200 ~ +650˚C

200 ~ +1750˚C

-70 ~ 150˚C

准确性(常规)

0.05 ~ 1.5 ˚C

0.1 ~ 1.0˚C

0.5 ~ 5.0˚C

0.5 ~ 5.0˚C

100˚C时的 
  长期稳定性

0.2˚C/年(环氧)

0.02˚C/年(玻璃)


  0.05˚C/年(薄膜)

0.002˚C/年(电线)

可变,某些类型会随着

年限的变化而变化

>1˚C/年

输出

NTC电阻

-4.4%/˚C(常规)

PTC电阻

0.00385Ω/Ω/°C

热电压

10µV ~ 40µV/°C

数字,各种输出

线性度

指数函数

相当线性

多数类型呈非线性

线性

所需的电源

恒定电压或电流

恒定电压或电流

自供电

4 ~ 30 VDC

响应时间

较快,0.12 ~ 10秒

一般较慢,1 ~ 50秒

较快,0.10 ~ 10秒

较慢,5 ~ 50秒

对电噪声的敏感度

相当不敏感,

仅对高电阻敏感

相当不敏感

敏感/冷端补偿

很大程度上

取决于布局

导线电阻影响

仅低电阻零件

很敏感。

需要三线或四线配置

对短期运行无影响。

需要TC延长线。

不适用

成本

低到中

绕线式——高

薄膜——低

 

上述每种主要类型的传感器的基本操作理论都有所不同,有各自的特性:

 

温度范围

每种传感器的温度范围也有所不同。热电偶系列的温度范围广,跨越多个热电偶类型。

 

精度

精度取决于基本的传感器特性。所有传感器类型的精度各不相同,不过铂元件和热敏电阻的精度高。一般而言,精度越高,价格就越高。

 

长期稳定性

由传感器随时间的推移保持其精度的一致程度来决定。稳定性由传感器的基本物理属性决定。高温通常会降低稳定性。铂和玻璃封装的绕线式热敏电阻是稳定的传感器。热电偶和半导体的稳定性则差。

 

输出变化

传感器输出依照类型而有所变化。热敏电阻的电阻变化与温度成反比,因此具有负温度系数(NTC)。铂等基金属具有正温度系数(PTC)。热电偶的千伏输出较低,并且会随着温度的变化而变化。半导体通常可以调节,附带各种数字信号输出。

 

线性度

线性度定义了传感器的输出在一定的温度范围内一致变化的情况。热敏电阻呈指数级非线性,低温下的灵敏度远远高于高温下的灵敏度。随着微处理器在传感器信号调节电路中的应用越来越广泛,传感器的线性度愈发不成问题。

 

电压或电流

通电后,热敏电阻和铂元件都需要恒定的电压或电流。功率调节对于控制热敏电阻或铂RTD中的自动加热至关重要。电流调节对于半导体而言不太重要。热电偶会产生电压输出。

 

响应时间

即传感器指示温度的速度,取决于传感器元件的尺寸和质量(假定不使用预测方法)。半导体的响应速度慢,绕线式铂元件的响应速度是第二慢的。铂薄膜、热敏电阻和热电偶提供小包装,因此带有高速选件。玻璃微珠是响应速度快的热敏电阻配置。

 

错误偏差

会导致温度指示有误的电噪声是使用热电偶时的一个主要问题。在某些情况下,电阻极高的热敏电阻可能是个问题。

导线电阻可能会导致热敏电阻或RTD等电阻式设备内出现错误偏差。使用低电阻设备(例如100Ω铂元件)或低电阻热敏电阻时,这种影响会更加明显。对于铂元件,使用三线或四线导线配置来消除此问题。对于热敏电阻,通常会通过提高电阻值来消除此影响。热电偶必须使用相同材料的延长线和连接器作为导线,否则可能会引发错误。

 

性价比

尽管热电偶是廉价、应用广泛的传感器,但NTC热敏电阻的性价比却往往是高的。

 

易库易

 

传感器的优势和劣势对比

 

 

NTC热敏电阻

铂RTD

热电偶

半导体

传感器

陶瓷(金属氧化尖晶石)

铂绕线式或金属薄膜

热电

半导体

连接点

优势

· 灵敏度

· 精度

· 成本

· 坚固耐用

· 包装灵活

·  密封

· 表面安装

· 精度

· 稳定性

· 线性度

· 温度范围

· 自供电

· 不会自动加热

· 坚固耐用

· 易于使用

· 板式安装

·  坚固耐用

·  总成本

劣势

· 非线性

· 自动加热

· 潮湿故障
  (仅对于非玻璃设备)

· 导线电阻错误

· 响应时间

· 抗振

· 大小

· 包装限制

· 冷端补偿

· 精度

· 稳定性

· TC延长线

· 精度

· 有限的应用

· 稳定性

·  响应时间

 

热电偶传感器

热电偶传感器是一种自发电式传感器,测量时不需要外加电源,直接将被测量转换成电势输出,使用十分方便。它的测温范围很广:-270℃~2500℃,并具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。

热电偶传感器的缺点是灵敏度比较低,容易受到环境的信号干扰,也容易受到前置放大器温漂的影响,不适合测量微小的温度变化。

热电偶传感器的灵敏度与材料的粗细无关,非常细的材料也能够做成温度传感器。由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。

对一般的工业应用来说,为了保护感温元件避免受到腐蚀和磨损,总是装在厚厚的护套里面,外观显得笨大,对于温度的反应也迟缓得多。使用热电偶的时候,必须消除环境温度对测量带来的影响。有的把它的自由端放在不变的温度场中,有的使用冷端补偿抵消这种影响。当测量点远离仪表时,还需要使用补偿导线。

因此选择热电偶时需考虑下列因素:1、被测温度范围;2、所需响应时间;3、连接点类型;4、热电偶或护套材料的抗化学腐蚀能力;5、抗磨损或抗振动能力;6、安装及限制要求等。

 

热敏电阻

热敏电阻(即“温度敏感型电阻器”)是一种高精度经济型温度测量传感器。按照温度系数分为NTC(负温度系数)和PTC(正温度系数)两种类型,NTC热敏电阻通常用于温度测量。

主要优势是:灵敏度:热敏电阻能随非常微小的温度变化而变化。精度:热敏电阻能提供很高的精度和误差。成本:对于热敏电阻的高性能,它的性价比很高。坚固性:热敏电阻的构造使得它非常坚固耐用。灵活性:热敏电阻可配置为多种物理形式,包括极小的包装。密封:玻璃封装为其提供了密封的包装,从而避免因受潮而导致传感器出现故障。表面安装:提供各种尺寸和电阻容差。

热敏电阻的劣势中,通常只有自动加热是一个设计考虑因素。必须采取适当措施将感应电流限制在一个足够低的值,以便使自动加热错误降低到一个可接受的值。如果将热敏电阻暴露在高热中,将会导致性的损坏。

非线性问题可通过软件或电路来解决,会引发故障的潮湿问题可通过玻璃封装来解决。

 

电阻温度检测器(RTD)

RTD通常用铂金、铜或镍,它们的温度系数较大,随温度变化响应快,能够抵抗热疲劳,而且易于加工制造成为精密的线圈,尤其用铂金等金属制成时,RTD非常稳定,不受腐蚀或氧化的影响。RTD的测温原理是:纯金属或某些合金的电阻随温度的升高而增大,随温度降低而减小。电阻-温度变化关系是线性的,温度系数(温度系数的定义是单位温度引起的电阻变化)越大越好,而且要能够抵抗热疲劳,随温度变化响应灵敏。目前只有少数几种金属能够满足这样的要求。

RTD还相对防止电气噪声,因此非常适合在工业环境中的温度测量,特别是在电动机、发电机及其它高压设备的周围使用。 RTD是目前和稳定的温度传感器。它的线性度优于热电偶和热敏电阻。但RTD也是响应速度较慢而且价格比较贵的温度传感器。因此,RTD适合对精度有严格要求,而速度和价格不太关键的应用领域。

 

IC温度传感器

 

包括模拟输出和数字输出两种类型。

模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控测,不需要进行非线性校准,外围电路简单。

数字温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前有多种智能温度传感器系列产品,智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化和谐也取决于软件的开发水平。

IC温度传感器有许多好处,包括:功耗低;可提供小型封装产品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);还可在某些应用中实现低器件成本。此外,由于IC传感器在生产测试过程中都经过校准,因此没有必要进一步校准。

缺点就是温度范围非常有限, 也存在同样的自热、不坚固和需要外电源的问题。总之,温度IC提供产生正比于温度的易读读数方法,虽然便宜,但也受到配置和速度限制。数字输出IC温度传感器的响应速度慢,而模拟输出IC温度传感器的线性度很高。

所有传感器都有特定的优势和劣势。要确保项目取得成功,关键是让传感器功能与应用相匹配。

 



    分离型温湿度传感器 HTY7843是温度检测元件使用了Pt100白金热电阻(JIS C1604 A级)、湿度检测元件使用了高分子容量式湿度检测元件(本公司开发FP3)的高精度高可靠性的传感器。


    作用


    1.由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系,所以温湿度一体的传感器就会相应产生。


    2.温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。


    3.市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。


    4.如图,探头内部为传感器,通过传感器采集空气温湿度值,然后通过设备将数据转换显示,总体设备名称统称温湿度变送器温湿度记录仪

 


    范围宽、精度高的温湿度检测。


    耐环境性优异。


    长期稳定性优异。


    探针部从放大器部分离、实现了小型化。


    可在狭窄空间检测或安装在小型装置上。


    如果在探针部上安装另售的过滤器、则探针部的保护构造可变成IP54防尘防沫构造。


    除DC1~5V电压输出外、还备有2线式电流回路DC4~20mA的机型。


    检测范围宽、稳定性优异、可用于空调的风道或腔体内、外气的检测或各种工业用途。





广联东莞工业自动化设备有限公司优势供应贺德克流量传感器系列产品,我司具有良好的市场信誉,专业的销售和技术服务团队,凭着多年经营经验,熟悉并了解市场行情,赢得了国内外厂商的信任与支持一致好评
贺德克流量传感器的款式分类
按照流量传感器的结构型式可分为叶片(翼板)式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。
按其标准性质来分类,可以分为下面几类。方法标准:一些传感器的计算方法、 检测方法、试验方法以及性能的评定方法等等;基础标准:一些传感器的规范的基本参数、型号、命名以及在测量过程中的专业术语;产品标准:此类传感器已被快易优收录,它规定传感器的技术要求、验收的规则、试验的方法以及产品的分类,除此之外,还有正确安装和使用的要求等等。有一些标准只有正确的安装和使用技术,这些就是产品标准中的产品应用性质。
如果按照中国标准级别分的话,就可以分为四大类:企业标准、地方标准、行业标准以及国家标准。
1)按输入量分类:位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等
2)按工作原理分类:应变式、电容式、电感式、压电式、热电式等
3)按物理现象分类:结构型传感器、特性型传感器
4)按能量关系分类:能量转换型传感器、能量控制传感器
5)按输出信号分类:模拟式传感器、数字式传感器 
贺德克流量传感器的基本原理
贺德克超声波流量计的基本原理及类型超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。
根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。
工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题,这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难,造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点,超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流,仪表造价基本上与被测管道口径大小无关,而其它类型的流量计随着口径增加,造价大幅度增加,故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表,多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量,故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中。
贺德克流量传感器的功能特性
目前可以根据水流量的大小设计挡板,减少水流通过流量传感器产生的水阻力,减少水系统压头损失,但由于挡板式长期受水流的冲击仍然有疲劳的问题,即使在工厂标定好流量值的也会发生设定点飘移。
通常在保护流量值不要求的地方使用,即用于水管内的水流突然中断的断流保护。在国内针对水源热泵机组设计的非常少。
挡板式是专门针对水环/地源热泵空调机组的水流量监控而开发的,它针对不同的管径配有不同的挡片,每种挡片的水阻不超过0.5米水柱,相比靶式水阻已大大降低。
每个挡板式流量传感器都配有与水环热泵机组水管相同的管件,现场只需连接上水管即可,不需对挡片做任何改变,另外挡板式水流开关的承压大于25bar,在对水流量要求不高的水环热泵机组是一个低成本的水流开关。
经过在水环/地源热泵机组上使用的反馈来看,压差开关能有效判断水环热泵机组现场安装的水管路的问题,能彻底避免水流量少造成换热器冻坏的情况,流量传感器也可以保护由于水过滤器堵塞造成的水流量下降时换热器冻坏的情况,另外水管路压差开关没有靶流开关疲劳破坏的风险。
尤其在水管路有少量空气时,流量传感器工作非常稳定,不会出现类似靶流开关的漂浮情况,经过多年使用的反馈未发现压差开关本身有故障的情况。




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