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幾種無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感器測(cè)溫原理分析

更新時(shí)間:2016-02-25瀏覽:9331次

 

  
  無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜中投入應(yīng)用已有多年,而在這幾年間,陸續(xù)出現(xiàn)了多種類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器。對(duì)于究竟哪一種傳感器更適合開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部使用并未有一個(gè)明確標(biāo)準(zhǔn)。在此,我們對(duì)現(xiàn)今常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器依據(jù)測(cè)溫原理進(jìn)行分類(lèi)以及對(duì)各種類(lèi)型的特點(diǎn)進(jìn)行一次客觀的闡述。
  
  依據(jù)測(cè)溫的原理,應(yīng)用于開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測(cè)溫的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器主要可分為四類(lèi)。一類(lèi)是利用熱敏電阻的溫度特性接觸式測(cè)溫的傳感器;第二類(lèi)是利用半導(dǎo)體材料(PN結(jié))的溫度特性,接觸式測(cè)溫的傳感器;第三類(lèi)是利用紅外熱輻射技術(shù),傳感器采用紅外探頭,非接觸式測(cè)溫;第四類(lèi)是利用壓電晶體,采用聲表面波技術(shù)無(wú)源接觸式測(cè)溫的傳感器
  
  a.熱敏電阻
  
  熱敏電阻利用熱敏電阻測(cè)溫的傳感器,其原理是熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而改變,通過(guò)阻值的大小來(lái)反映溫度。這種傳感器其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高(因?yàn)闊崦綦娮璧碾娮铚囟认禂?shù)大,阻值隨溫度改變的變化明顯)。缺點(diǎn)是由于熱敏電阻阻值與溫度的線(xiàn)性關(guān)系較差,直接測(cè)量的精度低,必須通過(guò)運(yùn)算補(bǔ)償才能得到較準(zhǔn)確的測(cè)量值。電阻元件易老化,使用壽命短,精度及穩(wěn)定性隨使用變差。其無(wú)線(xiàn)是體現(xiàn)在通訊方式上,通過(guò)傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換,將數(shù)字信號(hào)無(wú)線(xiàn)發(fā)送出。
  
  b.PN結(jié)
  
  采用PN結(jié)作為測(cè)溫元件的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器,其原理是PN結(jié)的壓降隨溫度的變化而改變,施加恒定電流,通過(guò)輸出電壓的大小來(lái)反映溫度。其壓降與溫度的關(guān)系幾乎為線(xiàn)性,精度高,但靈敏度相對(duì)熱敏電阻要低,反應(yīng)時(shí)間比熱敏電阻長(zhǎng)。半導(dǎo)體元件不易老化,使用壽命較長(zhǎng),可靠性高。其無(wú)線(xiàn)同樣是體現(xiàn)在通訊方式上。
  
  c.紅外熱輻射
  
  紅外傳感器采用紅外技術(shù)的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器,測(cè)溫原理與常見(jiàn)的紅外點(diǎn)溫槍基本類(lèi)似——任何高于零度的物體都在發(fā)射出輻射能,輻射能的強(qiáng)度與物體溫度有著密切關(guān)系,傳感器探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射,將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),通過(guò)校準(zhǔn)運(yùn)算zui終得到被測(cè)物體表面的溫度。數(shù)據(jù)進(jìn)一步通過(guò)傳輸模塊無(wú)線(xiàn)發(fā)射出。紅外傳感器測(cè)溫反應(yīng)靈敏度*,測(cè)溫范圍遠(yuǎn)大于其他幾種,且非接觸式測(cè)溫使得探頭使用壽命更長(zhǎng),對(duì)被測(cè)點(diǎn)無(wú)影響。但紅外測(cè)溫對(duì)空間要求較高,探頭與被測(cè)表面必須無(wú)任何阻擋,且探頭與被測(cè)表面間距受傳感器距離比率(D:S)的限制,安裝部位的選擇不易。
  
  以上三類(lèi)無(wú)線(xiàn)溫度傳感器都需要電源模塊供電(電池或感應(yīng)取電,本文不對(duì)供電方式作討論或比較)。
  
  d.聲表面波
  
  基于聲表面波的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器則與其他類(lèi)別有較大區(qū)別。首先,其zui大的特點(diǎn)就是傳感器本身不需要電源;其次,其無(wú)線(xiàn)并不是僅僅體現(xiàn)在通訊方式上,同時(shí)也體現(xiàn)在測(cè)溫原理上。聲表面波無(wú)線(xiàn)溫度傳感器是由天線(xiàn)、叉指換能器、反射柵以及壓電基片組成,與其他傳感器截然不同。其測(cè)溫的原理是,傳播在壓電基片表面的聲表面波,其波長(zhǎng)和波速會(huì)隨基片表面或內(nèi)部相關(guān)因素(包括溫度)的改變而變化。由對(duì)應(yīng)的接收器發(fā)出無(wú)線(xiàn)激勵(lì)信號(hào),信號(hào)輸入傳感器的壓電基片激起聲表面波,不同溫度下,傳感器輸出不同的信號(hào),信號(hào)再由接收器接收,經(jīng)過(guò)調(diào)解獲取溫度值。聲表面波傳感器體積小,不需要電源,傳感器成本低是其主要的優(yōu)勢(shì)。但正由于無(wú)源,傳感器需要接收采集器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào),這種激勵(lì)信號(hào)的有效無(wú)線(xiàn)傳輸距離很短;另一方面,由于被測(cè)設(shè)備的震動(dòng)產(chǎn)生位移,導(dǎo)致聲表面波的相位等發(fā)生變化,測(cè)溫的精度有所下降。

 

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