•                            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)域中測量表面溫度的元件。表面溫度傳感器為專用的表面溫度計，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試問題。但是環(huán)境狀況、溫度傳感器和被測表面相互影響，形成一個復(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，表面溫度測量是一種經(jīng)常需要但又很難進(jìn)行的測量。

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)熱干擾原溫度場而引起測量誤差。

因此，對于表面溫度的精確測量應(yīng)選用專用的表面溫度計。換句話說，應(yīng)選用帶有專用表面溫度傳感器的溫度計對表面溫度進(jìn)行精確的測量。

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)行臨時非關(guān)鍵性測量的應(yīng)用），兩種類型都足以勝任，只有價格是決定因素。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，并且價格稍微低一些。

    表面熱電偶在結(jié)構(gòu)上堅固得多，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)計簡單的固有特點，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)境中是一個缺點。

    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、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，因此可提供真實的表面溫度測量值以及快到50 ms的響應(yīng)時間。鉑傳感器被公認(rèn)為是一種精密溫度測量傳感器，它可在-190℃～ 660℃溫度范圍來定義國際溫標(biāo)（ITS-90）。將鉑溫度計選擇作為首要標(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。表面熱電阻的信號輸出大小是熱電偶輸出的50～200倍。這意味著溫度測量常?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)儀表來進(jìn)行。

注意事項

    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，而表面溫度測量需要將傳感器放置在環(huán)境條件可能對測量結(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量對象之間的導(dǎo)電通路等因素也會影響輸出信號的完整性。同時，傳感器的選型及安裝技術(shù)也會對測量系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。表面溫度測量應(yīng)用廣泛，對于評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。選型時應(yīng)根據(jù)諸如量程、準(zhǔn)確度、可靠性以及與測量元件接觸的物質(zhì)的敏感度等溫度測量因素，以及傳感器的厚度、柔軟性和與測量對象和周圍環(huán)境之間的熱量交換。

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

1) 安裝表面?zhèn)鞲衅鲿r，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。

為了對這些問題進(jìn)行說明，圖1顯示了一個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。實際可安裝傳感器的與流體最接近的點是管道外壁。如果流體流動比較充分并且溫度波動不嚴(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，可以實現(xiàn)這一點。

所選擇的傳感器安裝方法十分重要，因為雖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)變會產(chǎn)生電阻上的變化，可能會被誤解釋為一個溫度改變。當(dāng)安裝電阻和熱電偶傳感器時，應(yīng)使引線與感應(yīng)表面接觸一段長度，以便降低感應(yīng)導(dǎo)線或結(jié)點的熱傳導(dǎo)效應(yīng)。