温度变送器作为温度测量系统的核心组件,其性能直接决定了测温的精度与适用性。依据测量方式的差异,可分为接触式与非接触式两大类,每类包含多种具体类型,各自的技术特性与适用场景存在显著差异。
接触式温度变送器的核心是通过检测元件与被测对象直接接触,经热传导或对流达成热平衡,从而将温度信号转化为可测量的电信号。这类变送器的显著优势是测量精度高,且能反映物体内部的温度分布,在工业生产中应用广泛。但对于移动物体、微小目标或热容量小的对象,其测量易受热扰动影响,产生较大误差。
常见的接触式温度变送器包括四种类型。热电偶通过两根不同金属丝的热电效应工作,两端温差会产生电动势,借此推算温度。其优势在于温度测量范围极宽,能适应从超低温到高温的多种工况,且结构坚固、成本低廉,无需外部电源,是工业广谱测温的首选。但受限于原理,其精度相对有限,不适合高精度要求的场景。
热敏电阻由半导体材料制成,电阻值随温度变化剧烈,对微小温度波动的灵敏度极高,且体积小巧、响应迅速,能快速捕捉瞬态温度变化。不过,其电阻 - 温度曲线呈强非线性,且受生产工艺影响,缺乏标准化特性,测量范围较窄,对自热误差也极为敏感,需配合电流源使用,成本相对较高。
电阻温度检测器(RTD)以金属(多为铂金)为敏感元件,电阻值随温度呈线性变化,是目前精度最高、稳定性最好的温度变送器。其线性度显著优于热电偶与热敏电阻,能满足精密测量需求,但成本较高,响应速度较慢,更适合对精度要求严苛而对速度与成本不敏感的场景。
IC 型温度变送器基于集成电路设计,输出与温度成比例的电压、电流或数字信号,部分型号可直接被微处理器读取,使用便捷且成本低廉。但其测量范围有限,易受自发热影响,依赖外部电源,通常嵌入电路内部用于监测电子元件温度,较少用于工业现场的直接检测。
非接触式温度变送器则无需与被测对象接触,主要基于黑体辐射定律,通过接收物体发射的红外或热辐射实现测温。其最大优势是避免了对被测对象的干扰,特别适用于移动物体、微小目标、瞬态温度或温度场分布的测量。红外温度变送器是其中的典型代表,通过光学系统将红外辐射能量转换为电信号,在高温、远距离或不可接触的场景中表现突出。
不过,非接触式温度变送器的精度受物体表面发射率影响显著。发射率不仅与温度、波长相关,还取决于材料的表面状态、涂膜与微观结构,因此精确测量难度较大。只有针对黑体(能吸收所有辐射而不反射的理想物体)的测量,才能获得真实温度,实际应用中需通过校正补偿误差。
在工业场景中,超过 90% 的温度监测依赖接触式变送器,尤其是 RTD 与热电偶,两者分别凭借高精度与宽范围成为主流选择。而非接触式变送器则在特定场景中发挥不可替代的作用,如高温熔炉表面温度监测、高速运动部件测温等。
选择温度变送器时,需综合考量被测对象的特性(如是否移动、热容量大小)、测量范围、精度要求、环境条件及成本预算。接触式变送器适合静态、高精度测量,非接触式则适配动态或不可接触场景;热电偶以宽范围与经济性见长,RTD 主打高精度,热敏电阻侧重灵敏度,IC 变送器则胜在易用性。只有结合具体需求合理选型,才能充分发挥各类温度变送器的优势,实现精准高效的温度测量。