溫度傳感器概述
與壓力一樣，溫度也是過程控制中zui重要的測量變量之一。例如在冷卻回路中，溫度監(jiān)測不僅用來確保產(chǎn)品質(zhì)量，還用來保證系統(tǒng)安全。過程工業(yè)往往利用熱能進(jìn)行控制，所以，根據(jù)應(yīng)用需要選擇理想的溫度傳感器，可實(shí)現(xiàn)既定測量目的并確保*測量效果。當(dāng)然，對過程工藝的熟悉和預(yù)見可能出現(xiàn)的不確定擾動也是很重要的。
冷、熱是如何定義的？
我們可以通過身體的感知器官感覺并分辨溫度差。然而，我們往往只能定義物體是冷是熱，卻不能將這種感覺量化。
溫度的涵義到底是什么呢？溫度，即表示某物質(zhì)每個粒子的平均動能。要通過這種能量來量化溫度首先要定義溫標(biāo)，需要確定與某種材料溫度相關(guān)的某個定點(diǎn)。zui常見的定點(diǎn)是零度即0K，以及水三相點(diǎn)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)并存的點(diǎn)）273.16K。定點(diǎn)值的確定使繪制溫度的直線圖成為可能。其它定點(diǎn)值離上述點(diǎn)很遠(yuǎn)，例如氖的三相點(diǎn)是24.5561K，銀的凝固點(diǎn)是1234.93K。這些定點(diǎn)值在版的《溫標(biāo)（1990年版）》 （ITS-90） 中確定。
正確測量溫度
測量溫度的方法有多種，從簡單的二極管到高精度的熱噪聲溫度計(jì)。
溫度計(jì)可以分為兩類：*類溫度計(jì)和第二類溫度計(jì)。
*類為不需要用其他溫度測量設(shè)備做預(yù)先校準(zhǔn)的溫度計(jì)。他們都是通過測量物理量，計(jì)算物理量和溫度間的關(guān)系來確定溫度的。例如氣體溫度計(jì)、熱噪聲溫度計(jì)和應(yīng)用測量黑體輻射的溫度測量設(shè)備。這些溫度傳感器常常用于專門的實(shí)驗(yàn)室，使用起來相當(dāng)復(fù)雜并且往往價格昂貴。
第二類溫度計(jì)則需要校準(zhǔn)。工業(yè)上主要使用的是第二類溫度計(jì)。特別是熱電阻或熱電偶溫度傳感器使用。當(dāng)安裝溫度傳感器時，需要了解一些簡單的基礎(chǔ)原理：溫度傳感器主要測量的是它自身的溫度。所以傳感器必須盡可能靠近測量物安裝并盡可能地避免環(huán)境影響，因?yàn)闇y量地點(diǎn)的干擾可能會使溫度測量結(jié)果出現(xiàn)一些偏差。環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度較大的差異也可能會導(dǎo)致錯誤的測量值。如果傳感器安裝在保護(hù)套管中，也就意味著它遠(yuǎn)離了真實(shí)的測量點(diǎn)，溫度傳感器靈敏度會降低，測量值可能與真實(shí)值出現(xiàn)背離。
主要測量原理
基于性和易于進(jìn)一步處理測量信號的要求，下列測量原理十分適用于工業(yè)環(huán)境溫度監(jiān)測：
熱電阻溫度計(jì)
熱電阻溫度計(jì)通過熱電阻測量溫度。純金屬，特別是貴金屬有zui大的阻值變化率，適合用來制作溫度傳感器。電阻溫度計(jì)分為正溫度系數(shù)（PTC）型和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型，正溫度系數(shù)型即阻值隨溫度的上升而增加，負(fù)溫度系數(shù)型則是阻值隨溫度的上升而減少。如果電阻呈標(biāo)準(zhǔn)的線性特性，溫度值可以很容易地通過多項(xiàng)式估算出來。一般地說，電阻溫度計(jì)測量范圍為-250℃至1000℃。標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻是主要的檢測器件，Pt100在0℃時為100 Ω，可用于測量高達(dá)850℃的溫度。
熱電偶溫度計(jì)
一個熱電偶由兩個不同的金屬或半導(dǎo)體連接而成。基于塞貝克效應(yīng)，若接合處的溫度發(fā)生變化，則會在不同金屬間將產(chǎn)生電勢差。所形成的電勢差取決于溫度，溫度差值對于不同金屬的變化量也不同。溫度差可在熱端和冷端的接合處測得。如果要測熱端的溫度，則冷端溫度必須已知，而冷端的溫度是由其他的溫度傳感器測量的。根據(jù)熱電原理，熱端的溫度可計(jì)算確定。熱電偶幾乎都用于1000℃及以上的溫度測量。
定義
誤差限額是指測量系統(tǒng)在特殊環(huán)境中工作所能保證得出的測量值與真實(shí)值的zui大差值，故測
量誤差不能超過誤差限額。
重復(fù)精度
重復(fù)精度指多次相同操作測量值和真實(shí)值間的zui大差值。
辨析率
測量設(shè)備可測量到的zui小的增量。
2線制
2線制熱電阻配線簡單，但要帶進(jìn)引線電阻的附加誤差。因此不適用于制造*精度的熱電阻，且在使用時引線及導(dǎo)線都不宜過長。
3線制
3線制可以消除引線電阻的影響，測量精度高于2線制。作為過程檢測元件，其應(yīng)用zui廣。
4線制
4線制不僅可以消除引線電阻的影響，而且在連接導(dǎo)線阻值相同時，還可以消除該電阻的影響。高精度測量應(yīng)采用4線制。
自身發(fā)熱影響
為了能夠測量熱電阻傳感器的輸出信號，一定有電流通過傳感器。這個測量電流消耗能量并產(chǎn)生熱量，使溫度升高。大多數(shù)情況下，制造商提供一個1mA的測量電流，這樣傳感器不會產(chǎn)生額外的熱量，可提供一個zui真實(shí)的測量值。
