温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。
而热惰性是指在一定时间对某材料加一定量的热,材料表面的温度改变快慢的性质。
温度传感器的热惰性其实就是温度传感器里面热电阻或者热电偶的热惰性,由于热电阻或者热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电阻或者热电偶。
测温环境许可时,甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后,用热电阻或者热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大,热电阻或者热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。
为了准确的测量温度,应当选择时间常数小的热电阻或者热电偶。时间常数与传热系数成反比,与热电阻或者热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电阻或者热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。
温度传感器热惰性引起的误差在测量中对测量值有很大的影响,尤其是在精密测量的时候一定要注意传感器热惰性,我们要尽量避免热惰性引起的误差或者采取适当的补偿来消弱这种误差。
近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。
温度传感器作为传感器中的重要一类,占整个传感器总需求量的40%以上。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。