温度测量是现代化科研和生产的基础手段之一,能否精确控制整个实验或生产过程的温度,是决定成败的关键。而温度记录仪最前端的温度传感器是测量的基础。测试工程师必须熟悉常用温度传感器的特性和使用方法,才能准确高效地得到测量结果。本文就目前测试行业常用的4种接触式温度传感器的一些特性和使用方法做一些介绍。
1 热电偶
当不同材料的均质金属两端存在温度差时,利用塞贝克效应在金属两端之间产生的电势差测温,由于其成本低廉、安装方便,被广泛应用于各领域。
2 热电阻
电阻值随温度变化的金属传感器。热电阻的材质包括铂、镍、铜等。和热电偶相比有更高的抗干扰性和精度。
3 热敏电阻
阻值随温度变化的半导体传感器。常用具有负温度特性的NTC热敏电阻,其温度特性波动小,对温度变化响应快。
4 半导体(晶体管、二极管)
利用晶体管和二极管温度特性的传感器。可以用简单的电路实现,通常将其作为冷端补偿回路使用。
本文主要就较常用的热电偶和热电阻的一些特性和使用方法做一些介绍。
一、热电偶
1.热电偶回路的基本法则
(1)均质回路法则
如果热电偶回路的A、B材质均匀,即使对回路中T2、T3局部加热,也不会对测温的结果产生影响,因为它只取决于两端接点的温度T1和T0。
相反,如果A、B材质不均匀,尤其是存在温度梯度,则局部加热会对整个回路的热电势产生影响,引起测量误差。如图1所示。
图1 均质回路法则
(2)中间温度法则
如果V1和V2是同类型的热电偶,T1到T2段之间的热电势为V1,T2到T0段之间的热电势为V2,则T1到T0段之间的热电势为:
VAB=V1+V2