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探究丨无线测温传感器的原理
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【摘要】: 目前,开关柜无线温度测量的 无线测温传感器 可分为四类。一种是利用热敏电阻的温度特性进行接触式温度测量的传感器;第二种是利用半导体材料(PN结)的温度特性进行接触式温度
目前,开关柜无线温度测量的无线测温传感器可分为四类。一种是利用热敏电阻的温度特性进行接触式温度测量的传感器;第二种是利用半导体材料(PN结)的温度特性进行接触式温度测量的传感器;第三种是利用红外热辐射技术,传感器采用红外探头和非接触式温度测量;第四种是利🐲用压电晶体和声表面波技术进行无源接触式温度测量的传感器。
 探究丨无线测温传感器的原理
一、热敏电阻。
 
热敏电阻采用热敏电阻测温的传感器,其原理是热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化,通过电阻值的大小来反映温度。
 
这种无线测温传感器的优点是灵敏度高,缺点是热敏电阻值与温度的线性关系差,直接测量精度低,必须通过计算补偿获得更准确的测量值。电阻元件易老化,使用寿命短,精度和稳定性随使用而变差。它的无线反映在通信模式上,通过传感器内部的A/D转换发送数字信号。
 
二,PN结
 
无线测温传感器采用PN结作为温度测量元件,其原理是PN结的压降随温度的变化而变化,施加恒定电流,通过输出电压的大小来反映温度。压降与温度的关系几乎是线性的,精度高,但灵敏度低于热敏电阻,反应时间长于热敏电阻。半导体元件不易老化,使用寿命长,可靠性高。它的无线也反映在通信模式上。
 
三、红外热辐射。
 
红外传感器采用红外技术,温度测量原理与普通红外温度枪基本相似——任何高于零的物体发射辐射能量,辐射能量强度与物体温度密切相关,传感器检测物体发射红外辐射,辐射能量转化为电信号,通过校准计算最终得到被测物体表面的温度。
 
数据通过传输模块进一步无线发射。红外传感器的温度测量反应非常灵敏,温度测量范围远远大于其他类型,非接触式温度测量使探头的使用寿命更长,对被测点没有影响。但红外温度测量对空间要求较高,探头与被测表面必须无阻挡,探头与被测表面之间的距离受传感器距离比(D:S)的限制,安装部件不易选择。
 
以上三种无线测温传感器都需要电源模块(电池或感应取电,本文不讨论或比较供电方式)。
 
四、声表面波。
 
基于声表面波的无线测温传感器与其他类别有很大的不同。
 
首先,传感器本身不需要电源;其次,其无线不仅体现在通信方式上,还体现在测温原理上。
 
声表面波无线测温传感器由天线、叉指换能器、反射栅和压电基板组成,与其他传感器完全不同。
 
温度测量的原理是在压电基板表面传播的声的波长和波速随基板表面或内部相关因素的变化而变化。相应的接收器发出无线激励信号,信号输入传感器的压电基板引起声表面波。在不同的温度下,传感器输出不同的信号,然后接收器接收信号,通过调解获得温度值。
 
声表面波传感器体积小,无电源,传感器成本低是其主要优势。但由于无源,传感器需要接收收集器发出的激励信号,激励信号的有效无线传输距离很短;另一方面,由于被测设备的振动,声表面波的相位发生了变化,温度测量的精度降低。
 

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