幾種無(wú)線測(cè)溫傳感器測(cè)溫原理分析

來(lái)源：江蘇久創(chuàng)電氣科技有限公司 2021年04月02日 08:33

　　無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)開關(guān)柜中投入應(yīng)用已有多年，而在這幾年間，陸續(xù)出現(xiàn)了多種類型的無(wú)線溫度傳感器。對(duì)于究竟哪一種傳感器更適合開關(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)今常見的無(wú)線溫度傳感器依據(jù)測(cè)溫原理進(jìn)行分類以及對(duì)各種類型的特點(diǎn)進(jìn)行一次客觀的闡述。

　　依據(jù)測(cè)溫的原理，應(yīng)用于開關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫的無(wú)線溫度傳感器主要可分為四類。一類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)線發(fā)送出。

　　b.PN結(jié)

　　采用PN結(jié)作為測(cè)溫元件的無(wú)線溫度傳感器，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)線溫度傳感器，測(cè)溫原理與常見的紅外點(diǎn)溫槍基本類似——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。

　　以上三類無(wú)線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)線溫度傳感器則與其他類別有較大區(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)線溫度傳感器是由天線、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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