溫度變送器的工作原理和分類(lèi)

首先我們了解下溫度變送器的由來(lái)：由于感溫元件種類(lèi)繁多，其信號輸出的類(lèi)型也多，為了便于自動(dòng)化檢測，因此對各種溫度傳感器的信號輸出做了統一的規定，也就是為統一的4～20mA信號。為了使各種溫度傳感器的輸出能統一為4~20mA的信號，所以使用了溫度變送器。利用溫度變送器來(lái)使輸入的各種電阻和電勢信號，變成統一的4~20mA的電流信號，這就是溫度變送器的由來(lái)。

溫度變送器完成測量信號的采集后，轉化成統一的4~20MA電流信號輸出， 同時(shí)還起到隔離的作用。

溫度變送器按工作原理分類(lèi)，主要是熱敏元件的不同， 有：熱電偶，熱電阻(金屬)，和半導體熱敏電阻。

一體化溫度變送器將溫度傳感元件（熱電阻或熱電偶）與信號轉換放大單元有機集成在一起，用來(lái)測量各種工藝過(guò)程中-200-1600℃范圍內的液體、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配套使用。

溫度傳感器受溫度影響產(chǎn)生電阻或電勢效應，經(jīng)轉換產(chǎn)生一個(gè)差動(dòng)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：

1.熱電偶

熱電偶是工業(yè)上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,即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內產(chǎn)生熱電流的物理現象。其優(yōu)點(diǎn)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℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻）， 可達+2800℃（如鎢-錸）。③構造簡(jiǎn)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(kāi)頭的限制，外有保護套管，用起來(lái)非常方便。

1.1熱電偶測溫基本原理：將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來(lái)，構成一個(gè)閉合回路。當導體A和B的兩個(gè)執著(zhù)點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現象稱(chēng)為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來(lái)工作的。

1.2熱電偶的種類(lèi)及結構形成

（1）熱電偶的種類(lèi)：常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類(lèi)。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC標準生產(chǎn)，并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。

(2)熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下：①組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；②兩個(gè)熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；③補償導線(xiàn)與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。

1.3．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(shí)），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)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(lái)補償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度不能超過(guò)100℃。

2.熱電阻

熱電阻是中低溫區常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱是阻的測量度是高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。

2.1、熱電阻測溫原理及材料：熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用多的是鉑和銅，此外，現在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

2.2、熱電阻的類(lèi)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(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測量的，因此，熱電阻體的引出線(xiàn)等各種導線(xiàn)電阻的變化會(huì )給溫度測量帶來(lái)影響。

2）鎧裝熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線(xiàn)、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，小可達φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內部無(wú)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(cháng)。

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(shí)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(guò)特殊結構的接線(xiàn)盒，把其外殼內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(xiàn)盒內，生產(chǎn)現場(chǎng)不會(huì )引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區內具有爆炸危險場(chǎng)所的溫度測量。