요약: 온도 센서에는 다양한 유형이 있습니다. 온도 센서는 주변 온도를 매우 정확하게 측정하며 농업, 산업, 작업장, 창고 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 원자재와 가공기술의 급속한 발전으로 다양한 형태의 온도센서가 속속 개발되고 있다. 다양한 온도 센서의 작동 원리도 다릅니다. 온도 센서의 유형과 온도 센서의 작동 원리에 대해 자세히 알아 보겠습니다. 1. 온도센서에는 어떤 종류가 있나요?
온도센서란 온도를 감지하여 사용 가능한 출력 신호로 변환할 수 있는 센서를 말합니다. 온도 센서는 온도 측정 장비의 핵심 부품이며 다양한 종류가 있습니다.
(1) 측정 방법에 따라 접촉식과 비접촉식으로 나눌 수 있습니다.
1. 접촉식
접촉식 온도센서의 감지부는 피측정물과의 접촉이 양호하며 온도계라고도 불린다.
온도계는 전도나 대류를 통해 열평형에 도달하므로 온도계의 표시가 측정 대상의 온도를 직접적으로 나타낼 수 있습니다. 일반적으로 측정 정확도가 더 높습니다. 특정 온도 측정 범위 내에서 온도계는 물체 내부의 온도 분포도 측정할 수 있습니다. 그러나 움직이는 물체, 작은 물체 또는 열용량이 작은 물체의 경우 큰 측정 오류가 발생합니다.
일반적으로 사용되는 온도계에는 바이메탈 온도계, 유리 내 액체 온도계, 압력 온도계, 저항 온도계, 서미스터 및 열전대 등이 포함되며 산업, 농업, 상업 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
2. 비접촉식
민감한 소자가 측정 대상과 접촉하지 않으며 비접촉식 온도 측정기라고도 합니다. 이 장비는 움직이는 물체, 작은 물체, 열용량이 작거나 온도 변화가 빠른 물체(천이)의 표면 온도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 온도 장의 온도 분포를 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
가장 일반적으로 사용되는 비접촉식 온도 측정기는 흑체 복사의 기본 법칙에 기초한 것으로 복사 온도계라고 합니다. 복사온도측정법에는 명도법, 복사법, 비색법이 있습니다.
비접촉 온도 측정의 장점: 측정 상한은 온도 감지 요소의 온도 저항에 의해 제한되지 않으므로 원칙적으로 최대 측정 가능 온도에 제한이 없습니다. 1800°C 이상의 고온에서는 비접촉식 온도 측정 방법이 주로 사용됩니다. 적외선 기술의 발달로 방사온도 측정은 가시광선에서 적외선으로 점차 확대되었으며, 700°C 이하의 온도부터 상온까지 사용되어 왔으며 분해능이 매우 높습니다.
(2) 센서 재료와 전자 부품의 특성에 따라 열 저항기와 열전대의 두 가지 범주로 구분됩니다.
1. 서미스터
서미스터는 반도체 소재로 만들어지며, 대부분 음의 온도계수를 갖는다. 즉, 온도가 높아질수록 저항이 감소한다.
온도 변화는 저항 변화가 크기 때문에 가장 민감한 온도 센서입니다. 그러나 서미스터의 선형성은 매우 낮고 생산 공정과 많은 관련이 있습니다.
서미스터에는 자체 측정 기술도 있습니다. 서미스터의 장점은 크기가 작고 열부하를 일으키지 않고 빠르게 안정화할 수 있다는 점입니다. 그러나 이는 매우 취약하며 큰 전류로 인해 자체 발열이 발생할 수 있습니다. 서미스터는 저항성 장치이기 때문에 모든 전류 소스는 이를 통과하는 전력에 의해 열을 발생시킵니다. 전력은 전류의 제곱에 저항을 곱한 것과 같습니다. 따라서 작은 전류원을 사용하십시오. 서미스터가 고열에 노출되면 영구적인 손상이 발생합니다.
2. 열전대
열전대는 온도 측정에 가장 일반적으로 사용되는 온도 센서입니다. 온도 범위가 넓고 다양한 대기 환경에 대한 적응성이 큰 장점이 있으며, 견고하고 가격도 저렴합니다. 열전대는 가장 간단하고 다재다능한 온도 센서이지만 고정밀 측정 및 응용 분야에는 적합하지 않습니다.
2. 다양한 온도 센서의 작동 원리
1. 열전대 센서의 작동 원리
두 개의 서로 다른 도체 A와 B가 하나의 온도를 형성하는 경우 루프의 두 끝은 서로 연결되어 있습니다. 두 노드의 온도가 다르면 한쪽 끝의 온도는 T이고 작업 끝 또는 핫 엔드라고 하며 다른 쪽 끝의 온도는 TO입니다. 자유단(free end) 또는 냉단(cold end)이라고 하면 전류가 생성됩니다. 즉, 회로에 존재하는 기전력을 열기전력이라고 합니다. 온도차에 의해 발생하는 기전력 현상을 제벡효과(Seebeck effect)라고 합니다. Seebeck과 관련된 두 가지 효과가 있습니다. 첫째, 서로 다른 두 도체의 연결을 통해 전류가 흐를 때(전류의 방향에 따라) 열이 흡수되거나 방출됩니다. 이를 Peltier 효과라고 합니다. 둘째, 전류는 온도 구배를 갖는 도체를 통해 흐르고, 도체는 열을 흡수하거나 방출합니다(온도 구배에 대한 전류의 방향에 따라 다름). 이를 Thomson 효과라고 합니다. 두 개의 서로 다른 도체 또는 반도체의 조합을 열전대라고 합니다.
2. 저항 센서의 작동 원리
도체의 저항값은 온도 변화에 따라 변합니다. 저항값을 측정하면 측정 대상의 온도를 계산할 수 있습니다. 이러한 원리로 구성된 센서가 저항온도센서이며, 이러한 센서는 주로 -200~500℃ 온도범위의 온도측정에 사용됩니다. 순수 금속은 열 저항기의 주요 제조 재료로 다음과 같은 특성을 가져야 합니다.
(1) 저항의 온도 계수가 좋아야 합니다. 저항값과 온도 사이의 선형 관계.
(2). 높은 저항률, 작은 열용량 및 빠른 반응 속도.
(3) 소재의 재현성과 가공성이 좋고 가격이 저렴하다.
(4) 온도 측정 범위 내에서 화학적, 물리적 특성이 안정적입니다.
현재 백금과 구리는 업계에서 가장 널리 사용되며 표준 온도 측정 열 저항기로 만들어졌습니다.
3. 적외선 온도 센서의 원리
자연계에서 물체의 온도가 절대 영도보다 높으면 내부 열 운동으로 인해 지속적으로 전자기파가 방출됩니다. 0.75~100μm 대역의 적외선을 포함하는 적외선 온도 센서가 이 원리를 사용하여 만들어집니다.