Temperatuursensor ( NTC / OTO ) concept, Ontwikkeling en classificatie

I. Basisconcepten van temperatuursensor
1. Temperatuur
Temperatuur is een fysieke hoeveelheid die de mate van warmte of koudheid van een object aangeeft. Microscopisch, het is de intensiteit van de thermische beweging van de moleculen van een object. Hoe hoger de temperatuur, Hoe intenser de thermische beweging van de moleculen in het object.

Temperatuur kan alleen indirect worden gemeten door bepaalde kenmerken van een object dat verandert met temperatuur, en de schaal die wordt gebruikt om de temperatuurwaarde van een object te meten, wordt een temperatuurschaal genoemd. Het specificeert het startpunt (Zero Point) van de temperatuurlezing en de basiseenheid voor het meten van de temperatuur. De internationale eenheid is de thermodynamische schaal (K). Andere temperatuurschalen die momenteel meer internationaal worden gebruikt, zijn de Fahrenheit -schaal (° F), De Celsius -schaal (°C) en de internationale praktische temperatuurschaal.

Vanuit het perspectief van de moleculaire bewegingstheorie, Temperatuur is een teken van de gemiddelde kinetische energie van de moleculaire beweging van een object. Temperatuur is de collectieve expressie van de thermische beweging van een groot aantal moleculen en bevat statistische significantie.

Simulatiediagram: In een gesloten ruimte, De bewegingssnelheid van gasmoleculen bij hoge temperaturen is sneller dan die bij lage temperaturen!

NTC -temperatuursensor met roestvrijstalen buissonde -sondekit

NTC -temperatuursensor met ABS -sondedraad 105 °

NTC -temperatuursensor met Semitec Thermistor

2. Temperatuursensor
Een temperatuursensor verwijst naar een sensor die temperatuur kan detecteren en deze omzet in een bruikbaar uitgangssignaal. Het is een belangrijk apparaat voor het realiseren van temperatuurdetectie en controle. Van de grote verscheidenheid aan sensoren, Temperatuursensoren zijn een van de meest gebruikte en snelstgroeiende sensoren. In het automatiseringsproces van industriële productie, Temperatuurmeetpunten zijn goed voor ongeveer de helft van alle meetpunten.

3. Samenstelling van temperatuursensoren

II. Ontwikkeling van temperatuursensoren
De perceptie van hitte en koude is de basis van menselijke ervaring, Maar het vinden van een manier om de temperatuur te meten, heeft veel geweldige mannen versterkt. Het is niet duidelijk of de oude Grieken of de Chinezen eerst een manier hebben gevonden om de temperatuur te meten, Maar er zijn gegevens dat de geschiedenis van temperatuursensoren begon in de Renaissance.

We beginnen met de uitdagingen waarmee temperatuurmeting wordt geconfronteerd, en introduceer vervolgens de ontwikkelingsgeschiedenis van temperatuursensoren uit verschillende aspecten [Bron: Omega Industrial Measurement White Paper Document]:

1. Uitdagingen van meet
Warmte wordt gebruikt om de energie in een geheel of object te meten. Hoe groter de energie, Hoe hoger de temperatuur. Echter, In tegenstelling tot fysieke eigenschappen zoals massa en lengte, Warmte is moeilijk direct te meten, De meeste meetmethoden zijn dus indirect, en de temperatuur wordt afgeleid door het effect van het verwarmen van het object te observeren. Daarom, De meetstandaard van warmte is altijd een uitdaging geweest.

In 1664, Robert Hooke stelde voor het vriespunt van water te gebruiken als referentiepunt voor temperatuur. Ole Reimer was van mening dat twee vaste punten moesten worden bepaald, En hij koos voor het vriespunt van Hooke en het kookpunt van water. Echter, Hoe de temperatuur van hete en koude objecten te meten is altijd een probleem geweest. In de 19e eeuw, Wetenschappers zoals Gay-Lussac, die de gaswet bestudeerde, ontdekte dat wanneer een gas onder constante druk wordt verwarmd, De temperatuur stijgt door 1 graad Celsius en het volume neemt toe met 1/267 (later herzien naar 1/273.15), en het concept van 0 graden -273.15 ℃ werd afgeleid.

2. Observeer uitbreiding: vloeistoffen en bimetalen
Volgens rapporten, Men denkt dat Galileo een apparaat heeft gemaakt dat temperatuurwisselingen weergeeft 1592. Dit apparaat beïnvloedt de waterkolom door de samentrekking van lucht in een container te regelen, en de hoogte van de waterkolom geeft de mate van koeling aan. Maar omdat dit apparaat gemakkelijk kan worden beïnvloed door de luchtdruk, het kan alleen worden beschouwd als een nieuw speelgoed.

De thermometer zoals we weten, is het uitgevonden door Santorio Santorii in Italië in Italië 1612. Hij verzegelde de vloeistof in een glazen buis en observeerde de beweging toen hij uitbreidde.

Het plaatsen van enkele schalen op de buis maakte het gemakkelijker om de wijzigingen te zien, Maar het systeem miste nog steeds precieze eenheden. Werken met Reimer was Gabriel Fahrenheit. Hij begon thermometers te produceren met behulp van alcohol en kwik als vloeistoffen. Kwik was perfect omdat het een lineaire reactie had op temperatuurveranderingen over een groot bereik, maar het was zeer giftig, Dus het wordt nu steeds minder gebruikt. Andere alternatieve vloeistoffen worden bestudeerd, maar het wordt nog steeds veel gebruikt.

De bimetallische temperatuursensor werd eind 1800 uitgevonden. Het maakt gebruik van de ongelijke uitbreiding van twee metalen vellen wanneer ze worden samengevoegd. De temperatuurverandering zorgt ervoor dat de metalen platen buigen, die kan worden gebruikt om een ​​thermostaat of meter te activeren die vergelijkbaar is met die in gasroosters. De nauwkeurigheid van deze sensor is niet hoog, Misschien plus of min twee graden, Maar het wordt ook veel gebruikt vanwege de lage prijs.

3. Thermo -elektrisch effect
In het begin van de 19e eeuw, Elektriciteit was een opwindend veld. Wetenschappers ontdekten dat verschillende metalen verschillende weerstand en geleidbaarheid hebben. In 1821, Thomas Johann Seebeck ontdekte het thermo -elektrische effect, dat is dat verschillende metalen met elkaar kunnen worden verbonden en bij verschillende temperaturen kunnen worden geplaatst om spanning te genereren. Davy demonstreerde de correlatie tussen metaalweerstand en temperatuur. Becquerel stelde het gebruik van platina-platina-thermokoppels voor temperatuurmeting voor, en het eigenlijke apparaat is gemaakt door Leopold in 1829. Platina kan ook worden gebruikt in weerstandstemperatuurdetectoren, Uitgevonden door Myers in 1932. Het is een van de meest nauwkeurige sensoren voor het meten van de temperatuur.

Wirewound RTD's zijn breekbaar en daarom ongeschikt voor industriële toepassingen. De afgelopen jaren hebben de ontwikkeling van dunne film RTD's gezien, die niet zo nauwkeurig zijn als Wirwound RTD's, maar zijn robuuster. De 20e eeuw zag ook de uitvinding van halfgeleider temperatuurmeetapparaten. Halfgeleider temperatuurmeetapparaten reageren op temperatuurveranderingen en hebben een hoge nauwkeurigheid, Maar tot voor kort, Ze missen lineariteit.

4. Thermische straling
Zeer hete metalen en gesmolten metalen genereren warmte, Warmte en zichtbaar licht uitzenden. Bij lagere temperaturen, Ze stralen ook thermische energie uit, maar met langere golflengten. Britse astronoom William Herschel ontdekte in 1800 dat dit “fuzzy” Licht of infraroodlicht genereert warmte.

Werken met landgenoot meloni, Robelli ontdekte een manier om deze stralende energie te detecteren door thermokoppels in serie te verbinden om een ​​thermopile te creëren. Dit werd gevolgd in 1878 door de bolometer. Uitgevonden door de Amerikaan Samuel Langley, Dit gebruikte twee platina strips, Een zwart gemaakt in een bridge-arrangement met één arm. Verwarming door infraroodstraling produceerde een meetbare verandering in weerstand. Bolometers zijn gevoelig voor een breed scala aan infraroodgolflengten.

In tegenstelling, Apparaten van het type straling kwantumdetector type, die sinds de jaren veertig was ontwikkeld, reageerde alleen op infraroodlicht in een beperkte band. Vandaag, goedkope pyrometers worden veel gebruikt, en zal meer worden als de prijs van thermische beeldvormingscamera's valt.

5. Temperatuurschaal
Toen Fahrenheit de thermometer maakte, Hij besefte dat hij een temperatuurschaal nodig had. Hij stelde in 30 graden zout water als het vriespunt en voorbij 180 graden zout water als kookpunt. 25 Jaren later, Anders Celsius stelde voor om een ​​schaal van te gebruiken 0-100, en vandaag “Celsius” is ook naar hem vernoemd.

Later, William Thomson ontdekte de voordelen van het instellen van een vast punt aan het ene uiteinde van de schaal, En toen stelde Kelvin voor om in te stellen 0 graden als startpunt van het Celsius -systeem. Dit vormde de Kelvin -temperatuurschaal die tegenwoordig in de wetenschap wordt gebruikt.

III. Classificatie van temperatuursensoren
Er zijn veel soorten temperatuursensoren, En ze hebben verschillende namen volgens verschillende classificatienormen.

1. Classificatie door meetmethode
Volgens de meetmethode, Ze kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: Contact en zonder contact.

(1) Contacttemperatuursensor:

De sensor neemt rechtstreeks contact op met het te gemeten object om de temperatuur te meten. Naarmate de hitte van het te gemeten object wordt overgebracht naar de sensor, De te gemeten object is verlaagd. In het bijzonder, Wanneer de warmtecapaciteit van het te gemeten object klein is, De meetnauwkeurigheid is laag. Daarom, De voorwaarde voor het meten van de werkelijke temperatuur van een object op deze manier is dat de warmtecapaciteit van het gemeten object groot genoeg is.

(2) Contactloze temperatuursensor:
Het gebruikt voornamelijk de infraroodstraling die wordt uitgezonden door de thermische straling van het object dat wordt gemeten om de temperatuur van het object te meten, en kan op afstand worden gemeten. De productiekosten zijn hoog, Maar de meetnauwkeurigheid is laag. De voordelen zijn dat het geen warmte absorbeert van het object dat wordt gemeten; het interfereert niet met het temperatuurveld van het gemeten object; Continue meting genereert geen consumptie; het heeft een snelle reactie, enz.

2. Classificatie volgens verschillende fysieke fenomenen
In aanvulling, Er zijn magnetron temperatuursensoren, Ruistemperatuursensoren, temperatuurkaart temperatuursensoren, Warmtestroommeters, jet thermometers, Nucleaire magnetische resonantie thermometers, Mossbauer -effect thermometers, Josephson effect thermometers, Supergeleidende conversie thermometers bij lage temperatuur, Optische vezeltemperatuursensoren, enz. Sommige van deze temperatuursensoren zijn toegepast, En sommige zijn nog steeds in ontwikkeling.

Waterdicht, Anti-corrosie RTD PT100 Temperatuursensor

RTD PT100 temperatuursensor met 1-2 NPT externe schroefdraadverbinding

PT100 Temperatuursensor RTD -sonde met 6 inch sonde lengte

100 OHM Klasse A platina -element (PT100)
Temperatuurcoëfficiënt, A = 0.00385.
304 Roestvrijstalen schede
Robuuste overgangsverbinding met stamverlichting
Sondelengte – 6 Inches (152 mm) of 12 Inches (305mm)
Sondediameter 1/8 inch (3 mm)
Drie draad 72 Inch (1.8M) Leaddraad die eindigt in schoplippen
Temperatuurclassificatie : 660° F (350°C)

De PT100 -serie zijn RTD -sondes met roestvrijstalen schede en 100 ohm platina rtd element. De PT100-11 zijn beschikbaar met 6 of 12 inch sonde lengte. Deze sondes hebben een schede met een diameter van 3 mm gebouwd uit 304 roestvrij staal, een zware overgangsgebrand die de sonde verbindt met de looddraden en 72 inches looddraad die eindigt in kleurgecodeerde schoppenwielen. Een Klasse A -sensorelement wordt gebruikt om metingen met hoge nauwkeurigheid te bieden.

De PT100 -sonde is zeer geschikt voor industriële omgevingen. RTD's zijn op weerstand gebaseerde sensoren, dus elektrische ruis heeft een minimumeffect op de signaalkwaliteit. Het drie draad loodontwerp compenseert voor de weerstand van de looddraad waardoor langere draadruns mogelijk zijn zonder een significante impact op de nauwkeurigheid. De robuuste overgangsgewricht met veerstamverlichting zorgt voor een zeer mechanisch gezonde verbinding tussen de draad en de sonde.