•                            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用的表面溫度計(jì)，通常，專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)選用專用的表面溫度計(jì)。換句話說，應(yīng)選用帶有專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，建議一般選用專用的表面溫度傳感器。

   通過縱覽各種傳感器類型和技術(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?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)儀表來進(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)象和周圍環(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。這是由用戶來控制的。

為了對(duì)這些問題進(jìn)行說明，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)。