《温度传感器》课件.ppt

*************************************温度范围与传感器选择超低温(-270℃至-100℃)铂电阻(PT100)、特种热电偶(T型、E型)低温(-100℃至0℃)热电偶(J、K、T型)、铂电阻、半导体传感器常温(0℃至100℃)热敏电阻、半导体传感器、热电阻、热电偶中温(100℃至500℃)K型热电偶、铂电阻、特种热敏电阻高温(500℃至1600℃)S/R型热电偶、红外测温仪、光纤传感器超高温(1600℃以上)B型热电偶、光学高温计、红外热像仪测量环境与传感器选择强腐蚀环境在化工厂、电镀车间等强腐蚀性环境中，应选择具有良好防腐蚀保护的传感器。铂电阻配合特殊材质保护套管、特殊合金热电偶或红外非接触式传感器是理想选择。关键是避免传感器材料与腐蚀介质直接接触，延长使用寿命。强电磁干扰环境在变电站、大型电机周围等强电磁场环境下，应优先考虑具有良好电磁屏蔽的传感器或本身不受电磁干扰的光纤温度传感器。如必须使用热电偶或热电阻，则需采用屏蔽电缆并妥善接地，必要时使用信号隔离装置。振动与冲击环境在机械设备、发动机等有强烈振动的场所，宜选用结构牢固的热电偶或半导体传感器。应避免使用绕线式热电阻，因其容易因振动导致线圈断裂。传感器安装时需考虑减振措施，如弹性支架或阻尼材料。真空与高压环境真空环境中，需考虑材料的气体释放特性，通常选用专门设计的真空兼容传感器。高压环境则需使用耐压外壳保护的传感器，安装方式也需特别设计以防泄漏。对于不便直接接触的区域，红外测温技术是理想选择。精度要求与传感器选择±0.01℃极高精度标准铂电阻(SPRT)配合精密测量桥±0.1℃高精度A级铂电阻、高精度半导体传感器±0.5℃中等精度B级铂电阻、J/K型热电偶、数字输出半导体传感器±2.0℃一般精度普通热电偶、热敏电阻、红外测温仪温度测量精度要求直接决定了传感器的选择。对于需要极高精度的实验室校准和科学研究，标准铂电阻温度计是首选，可达到±0.01℃的精度，但价格昂贵且操作复杂。高精度工业过程如半导体制造、医药生产通常需要±0.1℃的精度，可选用高等级铂电阻或精密半导体传感器。中等精度应用占大多数工业场景，例如HVAC系统、食品加工等。对于一般监测用途，如设备温度监控、天气监测等，普通热电偶或热敏电阻已足够满足需求。响应速度与传感器选择响应速度是许多应用中的关键参数，特别是在需要快速反应的场合，如安全监控系统、快速变化的工艺过程或移动物体测温。裸露丝直径细的热电偶具有最快的响应速度，但耐用性较差；而微型热敏电阻在保持较快响应速度的同时提供了更好的保护。需要注意的是，保护套管的使用虽然增强了传感器的机械强度和化学稳定性，但会显著延长响应时间。在实际应用中，往往需要在响应速度与传感器寿命之间寻找平衡点。成本因素与传感器选择传感器类型相对成本初始投资维护成本使用寿命综合经济性普通热电偶低低低-中中-长高热敏电阻低低低中高铂电阻中-高中-高低长中半导体传感器中中低中中-高红外测温仪高高中中-长中-低光纤传感器极高极高中-高长低温度传感器的校准方法标准准备选择合适的温度标准，如标准温度计或标准温度源。标准设备的精度应至少比被校准传感器高一个数量级。常用的温度标准包括标准铂电阻温度计(SPRT)、标准热电偶和高精度液体温度计。环境控制创建稳定的校准环境，如恒温油浴、冰点槽或高温炉。理想的校准环境应具有高度温度均匀性和稳定性，温度波动应控制在被校准传感器分辨率的1/10以内。多点校准在整个使用温度范围内选取多个校准点，至少应包括量程的最低点、最高点和几个中间点。对于非线性传感器，应在非线性较大的区域增加校准点密度。通常5-10个校准点可满足大多数应用需求。数据处理记录每个校准点的标准温度值和传感器输出值，计算误差并建立校准曲线或校准表。对于线性度良好的传感器，可采用线性回归分析；对于非线性传感器，可使用多项式拟合或分段线性插值。不确定度评估分析校准过程中的各种误差来源，评估校准结果的不确定度。主要误差来源包括标准设备误差、环境温度不均匀性、读数重复性、传感器稳定性等。校准证书应包含完整的不确定度分析。温度传感器的误差分析固有误差传感器本身存在的不确定度，包括非线性、滞后和重复性误差自热误差由测量电流引起的传感器温度升高导致的误差延时误差传感器响应时间导致的动态测量误差安装误差由热接触不良或热桥接效应引起的误差电气干扰电磁干扰、地环路和共模噪声导致的误差老化漂移传感