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德國易福門IFM溫度傳感器的分辨率

溫度傳感器是利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為電量的傳感器。這些呈現規律性變化的物理性質主要有體。溫度傳感器是 溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類 。發展趨勢：現代信息技術的三大基礎是信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。傳感器屬于信息技術 的前沿產品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農業生產、科學研究和生活等領域，數量高居各種傳感器。溫度傳感器的發展大致經歷 了以下三個階段；

傳統的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；模擬集成溫度傳感器/控制器；智能溫度傳感器。上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網絡化的方向發展。為了提高多通道智能溫度傳 感器的轉換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例，它對本地傳感器、每一路遠程傳感器的 轉換時間分別僅為27us、9us。進入21世紀后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬傳感器和網 絡傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發展。

目前，智能溫度傳感器的總線技術也實現了標準化、規范化，所采用的總線主要有單 線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。溫度傳感器作為從機可通過總線接口與主機進行通信。測溫范圍是傳感器zui重要的一個性能指標，每種型號的傳感器都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時應盡量選用短波較好。

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紅外溫度傳感器根據原理可分為單色溫度傳感器和雙色溫度傳感器。對于單色溫度傳感器,在進行測溫時,被測目標面積應充滿傳感器視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場,背景輻射能量就會進入傳感器的視聲符支干擾測溫讀數,造成誤差。相反,如果目標大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。

雙色溫度傳感器是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小,沒有充滿現場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時,都不會對測量結果產生影響，有的甚至在能量衰減了95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度。對于目標細小,又處于運動或振動之中的目標;有時在視場內運動,或可能部分移出視場的目標,在此條件下,使用雙色溫度傳感器是*選擇。如果測溫儀和目標之間不可能直接瞄準,測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下,雙色光纖溫度傳感器是*選擇。這是由于其直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。

光學分辨率由D與S之比確定,是傳感器到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果傳感器由于環境條件限制必須安裝在遠離目標之處,而又要測量小的目標,就應選擇高光學分辨率的傳感器。光學分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。目標材料的發射率和表面特性決定測溫儀的光譜響應或波長。對于高反射率合金材料,有低的或變化的發射率。在高溫區,測量金屬材料的*波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。

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由于有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波長;測量玻璃內部溫度選用5.0μm波長;測低區區選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的N02用4.47μm波長。

響應時間表示紅外溫度傳感器對被測溫度變化的反應速度，定義為到達zui后讀數的95%能量所需要時間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時間常數有關。新型紅外溫度傳感器響應時間可達1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速響應紅外溫度傳感器，否則達不到足夠的信號響應,會降低測量精度。然而，并不是所有應用都要求快速響應的紅外溫度傳感器。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，測溫儀的響應時間就可以放寬要求了。因此,紅外溫度傳感器響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。