測(cè)溫元件工作原理和故障處理

1、測(cè)溫元件的工作原理和故障處理現(xiàn)代溫度測(cè)量方法現(xiàn)代溫度測(cè)量方法1溫度測(cè)量技術(shù)近年發(fā)展重點(diǎn)及趨勢(shì)溫度測(cè)量技術(shù)近年發(fā)展重點(diǎn)及趨勢(shì)2北玻院試驗(yàn)廠測(cè)溫元件北玻院試驗(yàn)廠測(cè)溫元件3現(xiàn)代溫度測(cè)量方法現(xiàn)代溫度測(cè)量方法 溫度是國(guó)際單位制（溫度是國(guó)際單位制（SISI）中七個(gè)基本物理量之一。）中七個(gè)基本物理量之一。它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切的關(guān)系，它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切的關(guān)系，幾乎沒(méi)有不要求溫度檢測(cè)的生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)研究。幾乎沒(méi)有不要求溫度檢測(cè)的生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)研究。 一般來(lái)講。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。一般來(lái)講。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。 常用的溫標(biāo)有經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)

2、和國(guó)際溫標(biāo)等常用的溫標(biāo)有經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際溫標(biāo)等幾種。幾種。溫度測(cè)量方法分類溫度測(cè)量方法分類溫度測(cè)量方法的分類溫度測(cè)量方法的分類1 1接觸法測(cè)溫：敏感元件直接與被測(cè)對(duì)象接觸，通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱接觸法測(cè)溫：敏感元件直接與被測(cè)對(duì)象接觸，通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，反映被測(cè)對(duì)象的溫度。平衡，反映被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠。優(yōu)點(diǎn)：直觀、可靠。缺點(diǎn)：存在負(fù)載效應(yīng)；受到測(cè)量條件的限制，不能充分接觸，使檢測(cè)元缺點(diǎn)：存在負(fù)載效應(yīng)；受到測(cè)量條件的限制，不能充分接觸，使檢測(cè)元件溫度與被測(cè)件溫度與被測(cè) 對(duì)象溫度不一致；熱量傳遞需要一定時(shí)間造成測(cè)溫滯后現(xiàn)對(duì)象溫度不一致；熱量傳遞需要一定時(shí)間造成測(cè)溫滯后現(xiàn)

3、象。（動(dòng)態(tài)誤差）象。（動(dòng)態(tài)誤差）2 2非接觸法測(cè)溫：檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象不直接接觸，不破壞原有溫度場(chǎng)。非接觸法測(cè)溫：檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象不直接接觸，不破壞原有溫度場(chǎng)。通常用來(lái)測(cè)量通常用來(lái)測(cè)量10001000以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。溫度計(jì)的使用范圍溫度計(jì)的使用范圍接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)膨脹式測(cè)溫方法膨脹式測(cè)溫方法膨脹式測(cè)溫是一種比較傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法，它主要利用物質(zhì)的熱脹冷縮原理，即根據(jù)物體體積或幾何變形與溫度的關(guān)系進(jìn)行溫度測(cè)量。膨脹式溫度計(jì)包括玻璃液體溫度計(jì)、雙金屬膨脹式溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)等。玻璃液體溫度計(jì) 雙金屬

4、膨脹式溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì)接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)電量式溫度測(cè)溫方法電量式溫度測(cè)溫方法電量式測(cè)溫方法主要利用材料的電勢(shì)、電阻或其它電性能與溫度的單值關(guān)系進(jìn)行溫度測(cè)量，包括熱電偶溫度測(cè)量、熱電阻和熱敏電阻溫度測(cè)量、集成芯片溫度測(cè)量等。 熱電偶 防爆熱電阻接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)接觸式光電、熱色測(cè)溫方法接觸式光電、熱色測(cè)溫方法接觸式光電測(cè)溫方法主要是指通過(guò)接觸被測(cè)對(duì)象，將溫度變化引起的熱輻射或其他光電信號(hào)引出，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)該信號(hào)，從而獲得測(cè)溫結(jié)果的方法。主要有光纖式溫度測(cè)量和熱色測(cè)溫等。光纖光柵溫度計(jì) BGK-FBG-4700 示溫漆非接觸式

5、測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)非接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)輻射式測(cè)溫方法輻射式測(cè)溫方法輻射式測(cè)溫方法是以熱輻射定律為基礎(chǔ)的，由于實(shí)際物體往往是非黑體，因此引入了輻射溫度、亮度溫度和顏色溫度等表觀溫度的概念，基于以上三種表觀溫度測(cè)量方法的高溫計(jì)分別稱為全輻射高溫計(jì)、亮度式高溫計(jì)和比色式高溫計(jì)。光譜測(cè)溫方法光譜測(cè)溫方法光譜測(cè)溫方法主要適用于高溫火焰和氣流溫度的測(cè)量。當(dāng)單色光線照射透明物體時(shí)，會(huì)發(fā)生光的散射現(xiàn)象，散射光包括彈性散射和非彈性散射，彈性散射中的瑞利散射和非彈性散射的拉曼散射的光強(qiáng)都與介質(zhì)的溫度有關(guān)。相比而言，拉曼散射光譜測(cè)溫技術(shù)的實(shí)用性更好，常用拉曼散射光譜來(lái)測(cè)量溫度。光纖傳感輻射式測(cè)溫儀非接觸式測(cè)溫

6、方法原理及特點(diǎn)非接觸式測(cè)溫方法原理及特點(diǎn)激光干涉測(cè)溫方法激光干涉測(cè)溫方法基于干涉原理的各種光學(xué)方法測(cè)量介質(zhì)的溫度場(chǎng)，均可以等效為測(cè)量介質(zhì)的折射率分布。它們的測(cè)量原理是將流場(chǎng)中各處折射率的變化（即被測(cè)介質(zhì)密度的變化）轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N光參量的變化，記錄并處理后可以得到其溫度和分布。聲波、微波測(cè)溫方法聲波、微波測(cè)溫方法聲學(xué)測(cè)溫是基于聲波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)溫度有關(guān)的原理實(shí)現(xiàn)的，因此只要測(cè)得聲速，就可以推算出溫度。微波衰減法可以用來(lái)測(cè)量火焰溫度，其原理是當(dāng)入射微波通過(guò)火焰時(shí)，與火焰中的等離子體相互作用，使出射的微波強(qiáng)度減弱，通過(guò)測(cè)量入射微波的衰減程度可以確定火焰氣體的溫度。溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)溫

7、度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)在用來(lái)進(jìn)行低溫測(cè)量的熱電阻溫度計(jì)中，占比例最大的是鉑電阻。ITS-90國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定工業(yè)裝置和實(shí)驗(yàn)研究的低溫測(cè)量中，低溫區(qū)13.8033K273.16K范圍內(nèi)用鉑電阻作標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。目前，各國(guó)普遍將鉑電阻溫度計(jì)用于較精密的測(cè)量。薄膜電阻在法國(guó)、德國(guó)生產(chǎn)發(fā)展很快，有完整的流水線，產(chǎn)量也很高。國(guó)家國(guó)家電阻類型電阻類型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)美國(guó)直徑4m鎢絲可測(cè)量80K400K溫度碳電阻溫度計(jì)定點(diǎn)測(cè)量幾十mK到30K的低溫德國(guó)精密錳銅電阻最穩(wěn)定的電阻材料日本鈮薄膜作電極解決電阻溫度計(jì)易受外部干擾，產(chǎn)生較大誤差的問(wèn)題溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)

8、熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)以美國(guó)為代表的一些發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的熱電偶特點(diǎn)：（1）裝配式熱電偶和鎧裝熱電偶并行發(fā)展，但受工藝的影響，裝配式廉金屬熱電偶價(jià)格并不廉，只有鎧裝化才能使金屬材料大量節(jié)約，成本降低，并具有耐壓、耐沖擊、耐腐蝕、熱響應(yīng)時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、易于安裝的優(yōu)點(diǎn)。（2）熱電偶的材料品種多。國(guó)際電工委員會(huì)確認(rèn)的品種、代號(hào)共8種，B,S,K,E,J,T,R,N。但不少?gòu)S家還生產(chǎn)許多非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，一些由金、鎢、錸、鉑、銠等金屬的合金制成。（3）熱電偶保護(hù)管材料品種多。許多熱電偶保護(hù)管在美國(guó)已經(jīng)規(guī)格化，能大批生產(chǎn)。美國(guó)和澳大利亞合作研制的新型鎳鉻硅-鎳硅熱電偶，熱穩(wěn)定性是其他廉金屬熱電偶的460倍

9、，測(cè)量范圍-2401230，是一種前途廣闊的熱電偶。目前德國(guó)的熱電偶產(chǎn)品，也在一定程度上代表了國(guó)際水平。溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)熱敏電阻溫度計(jì)熱敏電阻溫度計(jì)熱敏電阻約占全部低溫?zé)崦粼偭康?0%以上，是低溫傳感器的主流，國(guó)際上其產(chǎn)值在各類溫度計(jì)中排第三位。我國(guó)的熱敏電阻目前阻值精度一般為5% ，B 值精度為3% ，響應(yīng)時(shí)間十幾秒。日本擁有雄厚的力量，產(chǎn)量約占世界的，其次為美國(guó)，約占 。溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)紅外輻射溫度計(jì)紅外輻射溫度計(jì)輻射式溫度計(jì)是依據(jù)物體輻射的能量來(lái)測(cè)量其溫度的傳感器。它屬于非接觸式，具有測(cè)溫范圍寬、反應(yīng)迅速

10、、熱惰性小等優(yōu)點(diǎn)。這種傳感器適用于腐蝕性場(chǎng)合、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物體的溫度測(cè)量。新型低溫溫度傳感器的測(cè)量成果新型低溫溫度傳感器的測(cè)量成果近年來(lái)在低溫溫度測(cè)量方面，一些國(guó)家取得了可喜的成果。u 俄羅斯研制了電聲氣體溫度計(jì)，在2K273K溫度范圍內(nèi)測(cè)定熱力學(xué)溫度的誤差約為0.01，研制的石英晶體音叉溫度傳感器，測(cè)量范圍4.2K+250；u澳大利亞定容氣體溫度計(jì)在2K16K溫度范圍內(nèi)準(zhǔn)確度達(dá)0.003K；u美國(guó)研制的25歐低溫標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，電橋分辨率0.00002 ，利用KClO3 晶體共振溫度計(jì)測(cè)量12K297K的溫區(qū)，綜合誤差為0.001K0.01K；u意大利也利用電子熱噪聲求出絕對(duì)零度附近的溫度，精

11、度達(dá) 10-4K。溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)u向高精度方向發(fā)展 u向集成化方向發(fā)展u向智能化方向發(fā)展u從模擬化向數(shù)字化發(fā)展u向高可靠性、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展u向小型化、微型化方向發(fā)展u從傳統(tǒng)材料向新材料發(fā)展u向民用方向發(fā)展我國(guó)與國(guó)外主要技術(shù)差距我國(guó)與國(guó)外主要技術(shù)差距1.材料方面包括金屬、非金屬、化工、陶瓷、半導(dǎo)體等，國(guó)內(nèi)冶金、化工現(xiàn)有條件往往難以提供各類用量小、質(zhì)量高、規(guī)格要求特殊的基礎(chǔ)材料。國(guó)外在對(duì)材料要求較高時(shí)可采用雙真空冶煉及定向處理，消除雜質(zhì)，由專門的機(jī)構(gòu)完成，使產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性得以保證。2.工藝方面包括基礎(chǔ)工藝及特殊工藝兩方面。我國(guó)工業(yè)還不能完全解決諸如等離子、激光、電子束之

12、類加工工藝，在特殊工藝上又常常被人忽視，不注意積累開(kāi)發(fā)。國(guó)外往往開(kāi)展長(zhǎng)期工作積累經(jīng)驗(yàn)，他們對(duì)傳感器的結(jié)構(gòu)、材料、工藝等都十分重視，與國(guó)內(nèi)重理論、輕實(shí)踐，重設(shè)計(jì)、輕工藝的習(xí)俗正好相反。我國(guó)與國(guó)外主要技術(shù)差距我國(guó)與國(guó)外主要技術(shù)差距3.研制規(guī)模傳感器屬知識(shí)密集型開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，人員結(jié)構(gòu)具有較高知識(shí)水平。國(guó)外研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)傳感器的企業(yè)多為202000 人的規(guī)模，都是充分利用本國(guó)或其他國(guó)家專業(yè)化廠的特點(diǎn)開(kāi)展協(xié)作，本廠只組裝、測(cè)試，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量又使成本下降，便于競(jìng)爭(zhēng)，極大地提高了效率。4.銷售意識(shí)法國(guó)是歐洲生產(chǎn)溫度傳感器的主要國(guó)家之一，開(kāi)發(fā)研制和生產(chǎn)水平在國(guó)際上處于中上等，推廣應(yīng)用搞得好，供售關(guān)系密切，需要的零件基本上是靠其他專業(yè)企業(yè)協(xié)作加工完成，二次儀表的水平、質(zhì)量比較高，均是按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，傳感器基本上都配有二次儀表。在這一點(diǎn)上，我國(guó)的儀表與之相比差距明顯。北玻院試驗(yàn)廠測(cè)溫元件北玻院試驗(yàn)廠測(cè)溫元件MF51型電阻系珠狀，玻璃密封式半導(dǎo)體溫度敏感元件，主要用于溫度檢測(cè)和控制系統(tǒng)中，具有穩(wěn)定性好，靈敏度高，熱響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。在家用電器的溫度控制和工業(yè)控溫系統(tǒng)中廣泛采用。北玻院試驗(yàn)廠測(cè)溫元件北玻院試驗(yàn)廠測(cè)溫元件互換熱敏電阻兩個(gè)單支熱敏電阻串聯(lián)或并聯(lián)在一起，組成互換熱