常见温度检测方法分析
摘要：在目前工农业生产和国民经济生活中，温度测量日益重要，新型温度传感器不断涌现，通过对现代常用温度传感器的工作原理和特性的分析，便于在工作中根据具体情况，选用提供依据，以减少生活生产中不必要的损失。
关键词：温度;检测方法;传感器;测量
Study On Methods Of Measuring Teamperature Abstract:In the of industrial and agricultural Produetionornationaleconomicife,measuringtemperatureisinereasinglyimportant,andmoderntemrerat uresensorseontinuouslyarise.Prineipleand charaeterofmoderntemperaturesensorsanalyzedhere is usefulforseientific eworkers.It is foundmentalto choicetemperaturesensorsforuser aeeordingto praetieal circumstances ,So that it can reduce unnecessary lossin thelife production.
Keywords:temperature:sensor;measure
温度是科学技术中最基本的物理量之一, 物理、化学、热力学、飞行力学、流体力学等学科都离不开温度，它也是工业生产中最普遍最重要的参数之一。许多工农业产品的质量都与温度密切相关，比如, 离开合适的温度, 许多化学反应就不能正常进行甚至不能进行；没有合适的温度炉窑就不能炼制出合格的产品；没有合适的温度环境, 农作物就不能正常生长, 许多电子仪器就不能正常工作, 粮仓的储粮就会变质霉烂, 家禽的孵化也不能进行。可见, 温度的测量与控制十分重要。
测温方法很多,仅从测量体与被测介质接触与否来分,有接触式测温与非接触式测温两大类。接触式测温是基于热平衡原理,测温敏感元件必须与被测介质接触,使两者处于同一热平衡状态,具有同一温度,如水银温度计,热电偶温度计等就是利用此法测量。非接触式测温是利用物质的热辐射原理,测温元件不需与被测介质接触,而是通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度,如辐射温度计,光纤温度计等[1]。
接触式测温简单、可靠,且测量精度高。但是由于测温元件需与被测介质接触后进行的热交换,才能达到热平衡,因而产生了滞后现象。另外,由于受到耐高温材料的限制,接触式测量不能应用于很高温度的测量。非接触式测温,由于测温元件不与被测介质接触,因而其测温范围很广,其测温上限原则上不受限制,测温速度也较快,而且可以对运动体进行测量。但是,它受到物体的发射率,被测对象到仪表之间的距离,烟尘和水汽等其它介质的影响,一般测温误差较大,目前使用较广的是接触式测温。下面介绍几种现代常用温度测量方法。
1电阻温度传感器
这种传感器以电阻作为温度敏感元件，根据敏感材料不同又可分成热电阻式和热敏电阻式，热电阻式一般用金属材料制成, 如铂、铜、镍等1热敏电阻是以半导体材料制成的陶瓷器件, 如锰、镍、钴等金属的氧化物与其它化合物按不同配比烧结而成。
热电阻的温度系数一般为正值，以铂电阻为例, 其阻值Rt 与温度间的关系为Rt=R0(1+At+Bt2), 0℃≤t≤650℃; Rt= R0[1+At+Bt2+Ct3(t- 100) ],- 200℃≤t≤0℃, 其中A = 319684×10- 8/℃, B= - 518470
×10- 7/℃2, C= -412200×10- 12/℃4, R0为0℃时的值，由此可见, 在一定温度范围内, 阻值与温度近似呈线性关系1由于铂电阻测温范围宽, 精度高, 制作误差小, 结构简单且已有统一的国际标准, 铂电阻温度传感器已广泛应用于许多场合的温度测量与控制[2]。
热敏电阻具有体积小、灵敏度高、反应速度快、分辩率高等优点, 在各个领域广泛用作测温控温及温度补偿的敏感元件，热敏电阻温度传感器的缺点是线性度低、稳定性差[3]。
2热电偶温度传感器
热电偶测温是基于“热电动势效应”，所谓热电动势效应是指A、B 两种不同的导体组成闭合回路, 若两结点温度不同则在回路中产生电动势, 形成热电流,若A、B 两导体的结点(热端)温度为T, 而另一端(冷端)温度为T0, 则热电动势为
E(T, T0)= (T- T0) (lnN A/N b)k/e,
其中k为波尔兹曼常数, e为电子电荷, N A,N b为与材料有关的常数1测量E(T, T0)的大小便能确定被测温度T1。。
以上所述利用电阻及热电偶检测温度, 需将其与被测物体直接接触以充分进行热交换, 热交换不充分就会造成测量误差，因此普通的热电偶只能用于测量气体、液体的温度,为便于测量各种形状的固体的温度, 人们研制出了特殊的热电偶, 如薄膜热电偶、表面热电偶等，热电阻测温同样存在问题, 一往采用的绕线式电阻耐压及振动能力差, 如今已出现薄膜式铂电阻, 薄膜式铜电阻感温元件，随着计算机技术的发展, 测温精度不断提高, 现已可将热电偶测温、热电阻测温及计算机技术相结合, 大大地扩展了测温范围, 提高了测量精度[4]。
3红外非接触测温技术
温度高于绝对零度的物体都会产生红外辐射，利用物体产生的红外辐射能量的强度与物体温度的关系可以确定物体的温度。红外测温仪按不同设计原理可分为全辐射测温仪、亮度测温仪和比色测温仪三类[5]。
（1）全辐射测温仪。接收到目标整个光谱范围的总辐射功率M b(T)，根据斯蒂芬-玻耳兹曼定律就可确定目标的温度。实际仪器接收的是全部辐射能量的96%，其测温误差为1%是可以接受的。全辐射测温仪灵敏度较低，响应慢，受ε影响很大，精度不高，测温范围一般较小。
（2）亮度测温仪。根据测量目标在给定波长。附近一窄带光谱的辐射亮度来获取目标温度。
在全辐射测温仪前加一个带通滤光片就可以构成亮度测温仪，也可称为部分辐射测温仪。亮度测温仪不需要环境温度补偿，受ε影响小，测量精度高，但仅适于高温测量。
（3）比色测温仪。利用两个相近波段内单色光辐射能量的比值来确定目标温度。受烟雾灰尘的遮挡影响较小，测量误差小。但要保证两个波段的辐射吸收率ε相差不大，对波段选择要求严格。
红外检测仪器的响应波长应根据目标辐射的光谱分布选择合适的对应波长。高温物体红外辐射能量集中在波长较短的区域，而低温物体红外辐射能量集中在波长较长的区域，同时红外探测器的工作波段必须落在大气窗口中。一般来说高温(500K以上) ，测量选择波段在3μm~5μm，低温(300K~500K),测量选择波段在8μm~14μm[7]
