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一、FISCHER壓力表MS1108VA00B10000

FISCHER壓力表主要特點：

    1.2個可切換微動開關

    2.具有很高的重復精度

    3.開關動能和指示功能獨立

    4.使用壽命長

    5.耐壓可達25bar

二、FISCHER壓力表描述

    應用領域：應用水行業，氣動行業，過程控制等等

    MS1108VA00BK0000特別適合于在嚴苛環境下的進行壓力測量，指示功能與開關功能分離保證了操作的安全性。對于不同的測量介質，MS1108VA00BK0000采用不同材質的腔室和膜片。

    MS1108VA00BK0000產品結構并不復雜，介質在腔室內部推動膜片，壓縮彈簧，帶動挺桿使指針轉動指示具體的壓力值。

1.壓力腔

2.聯動機構

3.挺桿

4.微動開關

5.測量彈簧

6.測量膜片

三、FISCHER壓力表參數介紹

測量范圍：0..400mbar至0..25bar

公稱壓力：25bar

環境溫度：-10..+70℃

防護等級：IP54

安裝位置：垂直安裝

精度：1.6%FS

開關輸出：1或2個微動開關，

開關遲滯：2.5%FS

電氣連接：接線端子

壓力連接：G1/2B DIN837

材質：不銹鋼

壓力變送器

 編輯 討論

本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目 審核 。

壓力變送器是一種將壓力轉換成氣動信號或電動信號進行控制和遠傳的設備。 [1] 

它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號（如4~20mADC等），以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。

中文名

壓力變送器

外文名

pressure transmitter

實    質

傳感器

功    能

將壓力轉換成氣動信號或電動信號

優    點

工作可靠、性能穩定等

所屬學科

自動化

目錄

1. 1 基本介紹
2. 2 發展歷史
3. 3 工作原理
4. 4 主要性能

1. 5 主要優點
2. 6 選型規則
3. 7 安裝說明
4. 8 使用說明

1. ? 日常維護
2. ? 正確使用
3. 9 發展趨勢

基本介紹

編輯

壓力變送器是工業實踐中較為常用的一種傳感器，其廣泛應

壓力變送器（圖1）

用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。

壓力變送器有電動式和氣動式兩大類。電動式的統一輸出信號為0～10mA、4～20mA或1～5V等直流電信號。氣動式的統一輸出信號為20～100Pa的氣體壓力。

壓力變送器按不同的轉換原理可分為力(力矩)平衡式、電容式、電感式、應變式和頻率式等，下面簡單介紹幾種壓力(差壓)變送器的原理、結構、使用、檢修和校驗等知識。 [2] 

壓力變送器的主要作用把壓力信號傳到電子設備，進而在計算機顯示壓力其原理大致是：將水壓這種壓力的力學信號轉變成電流（4-20mA）這樣的電子信號壓力和電壓或電流大小成線性關系，一般是正比關系。所以，變送器輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大由此得出一個壓力和電壓或電流的關系式壓力變送器的被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室，低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在δ元（即敏感元件）的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。

壓力變送器是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側壓力不*時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調環節。

發展歷史

編輯

壓力變送器的發展大體經歷了四個階段：

(1)早期壓力變送器采用大位移式工作原理，如水銀浮子式差壓計及膜盒式差壓變送器，這些變送器精度低且笨重。

(2)20世紀50年代有了精度稍高的力平衡式差壓變送器，但反饋力小，結構復雜，可靠性、穩定性和抗振性均較差。

(3)20世紀70年代中期，隨著新工藝、新材料、新技術的出現，尤其是電子技術的迅猛發展，出現體積小巧，結構簡單的位移式變送器。

(4)20世紀90年代科學技術迅猛發展，變送器測量精度提高而且逐漸向智能化發展，數字信號傳輸更有利于數據采集，出現了擴散硅壓阻式變送器、電容式變送器、差動電感式變送器和陶瓷電容式變送器等不同類型。 [3] 

工作原理

編輯

壓力變送器感受壓力的電器元件一般為電阻應變片，電阻應變片是一種將被測件上的壓力轉換成為一種電信號的敏感器件。電阻應變片應用多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的黏合劑緊密地粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。 [4] 

主要性能

編輯

1、使用被測介質廣泛，可測油、水及與316不銹鋼和304不銹鋼兼容的糊狀物，具有一定的防腐能力；

2、高準確度、高穩定性、選用進口原裝傳感器，線性好，溫度穩定性高；

3、體積小、重量輕、安裝、調試、使用方便；

4、不銹鋼全封閉外殼，防水好；

5、壓力傳感器直接感測被測液位壓力，不受介質起泡、沉積的影響。

主要優點

編輯

1、壓力變送器具有工作可靠、性能穩定等特點；

2、V/I集成電路，外圍器件少，可靠性高，維護簡單、輕松，體積小、重量輕，安裝調試極為方便；

3、鋁合金壓鑄外殼，三端隔離，靜電噴塑保護層，堅固耐用；

4、4-20mA DC二線制信號傳送，抗*力強，傳輸距離遠；

5、LED、LCD、指針三種指示表頭，現場讀數十分方便。可用于測量粘稠、結晶和腐蝕性介質；

6、高準確度，高穩定性。除進口原裝傳感器已用激光修正外，對整機在使用溫度范圍內的綜合性溫度漂移、非線性進行精細補償。

選型規則

編輯

1．根據要測量壓力的類型

壓力類型主要有表壓、絕壓、差壓等。表壓是指以大氣為基準，小于或大于大氣壓的壓力；絕壓是指以壓力零位為基準，高于壓力；差壓是指兩個壓力之間的差值。

2．根據被測壓力量程

一般情況下，按實際測量壓力為測量范圍的80%選取。

要考慮系統的大壓力。一般來說，壓力變送器器壓力范圍大值應該達到系統大壓力值的1．5倍。一些水壓和過程控制，有壓力尖峰或者連續的脈沖。這些尖峰可能會達到“大”壓力的5倍甚至10倍，可能造成變送器的損壞。連續的高壓脈沖，接近或者超過變送器的大額定壓力，會縮短變送器的實用壽命。但提高變送器額定壓力會犧牲變送器的分辨率。可以在系統中使用緩沖器來減弱尖峰，這會降低傳感器的響應速度。

壓力變送器一般設計成能在2億個周期中承受大壓力而不會降低性能。在選擇變送器時可在系統性能與變送器壽命之間找到一個折中的解決方案。

3．根據被測介質

按測量介質的不同，可分為干燥氣體、氣體液體、強腐蝕性液體、黏稠液體、高溫氣體液體等，根據不同的介質正確選型，有利于延長變送器的使用壽命。

4．根據系統的大過載

系統的大過載應小于變送器的過載保護極限，否則會影響變送器的使用壽命甚至損壞變送器。通常壓力變送器的安全過載壓力為滿量程的2倍。

5．根據需要的準確度等級

變送器的測量誤差按準確度等級進行劃分，不同的準確度對應不同的基本誤差限(以滿量程輸出的百分數表示)。實際應用中，根據測量誤差的控制要求并本著使用經濟的原則進行選擇。

6．根據系統工作溫度范圍

測量介質溫度應處于變送器工作溫度范圍內，如超溫使用，將會產生較大的測量誤差并影響變送器的使用壽命；在壓力變送器的生產過程中，會對溫度影響進行測量和補償，以確保其受溫度影響產生的測量誤差處于準確度等級要求的范圍內。在溫度較高的場合，可以考慮選擇高溫型壓力變送器或采取安裝冷凝管、散熱器等輔助降溫措施。

7．根據測量介質與接觸材質的兼容性

在某些測量場合，測量介質具有腐蝕性，此時需選用與測量介質兼容的材料或進行特殊的工藝處理，確保變送器不被損壞。

8．根據壓力接口形式

通常以螺紋連接(M20×1．5)為標準接口形式。

9．根據供電電源和輸出信號

通常壓力變送器采用直流電源供電，提供多種輸出信號選擇，包括4～20mA．DC；、0～5V．DC、1～5V．DC、0～10mA．DC等，可以有232或485數字輸出。

10．根據現場工作環境情況及其他

是否存在振動及電磁干擾等，選型時應提供相關信息，以便采取相應處理。在選型時，其他如電氣連接方式等也可以根據具體情況予以考慮。 [5] 

安裝說明

編輯

在安裝使用壓力變送器前應詳細閱讀產品樣本及使用說明書，安裝時壓力接口不能泄露，確保量程及接線正確。壓力傳感器及變送器的外殼一般需接地，信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設，傳感器及變送器周圍應避免有強電磁干擾。

使用說明

編輯

日常維護

1、檢查安裝孔的尺寸：如果安裝孔的尺寸不合適，傳感器在安裝過程中，其螺紋部分就很容易受到磨損。這不僅會影響設備的密封性能，而且使壓力傳感器不能充分發揮作用，甚至還可能產生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損（螺紋工業標準1/2-20 UNF 2B），通常可以采用安裝孔測量儀對安裝孔進行檢測，以做出適當的調整。

2、保持安裝孔的清潔：保持安裝孔的清潔并防止熔料堵塞對保證設備的正常運行來說十分重要。在擠出機被清潔之前，所有的壓力傳感器都應該從機筒上拆除以避免損壞。在拆除傳感器時，熔料有可能流入到安裝孔中并硬化，如果這些殘余的熔料沒有被去除，當再次安裝傳感器時就可能造成其頂部受損。清潔工具包能夠將這些熔料殘余物去除。然而，重復的清潔過程有可能加深安裝孔對傳感器造成的損壞。如果這種情況發生，就應當采取措施來升高傳感器在安裝孔中的位置。

3、選擇恰當的位置：當壓力傳感器的安裝位置太靠近生產線的上游時，未熔融的物料可能會磨損傳感器的頂部；如果傳感器被安裝在太靠后的位置，在傳感器和螺桿行程之間可能會產生熔融物料的停滯區，熔料在那里有可能產生降解，壓力信號也可能傳遞失真；如果傳感器過于深入機筒，螺桿有可能在旋轉過程中觸碰到傳感器的頂部而造成其損壞。一般來說，傳感器可以位于濾網前面的機筒上、熔體泵的前后或者模具中。

4、仔細清潔；在使用鋼絲刷或者特殊化合物對擠出機機筒進行清潔前，應該將所有的傳感器都拆卸下來。因為這兩種清潔方式都可能會造成傳感器的震動膜受損。當機筒被加熱時，也應該將傳感器拆卸下來并使用不會產生磨損的軟布來擦拭其頂部，同時傳感器的孔洞也需要用清潔的鉆孔機和導套清理干凈。

正確使用

壓力傳感器使用過程應注意考慮下列情況：

1、防止變送器與腐蝕性或過熱的介質接觸；

2、防止渣滓在導管內沉積；

3、測量液體壓力時，取壓口應開在流程管道側面，以避免沉淀積渣；

4、測量氣體壓力時，取壓口應開在流程管道頂端，并且變送器也應安裝在流程管道上部，以便積累的液體容易注入流程管道中；

5、導壓管應安裝在溫度波動小的地方；

6、測量蒸汽或其它高溫介質時，需接加緩沖管（盤管）等冷凝器，不應使變送器的工作溫度超過極限；

7、冬季發生冰凍時，安裝在室外的變送器必需采取防凍措施，避免引壓口內的液體因結冰體積膨脹，導至傳感器損壞；

8、測量液體壓力時，變送器的安裝位置應避免液體的沖擊（水錘現象），以免傳感器過壓損壞；

9、接線時，將電纜穿過防水接頭（附件）或繞性管并擰緊密封螺帽，以防雨水等通過電纜滲漏進變送器殼體內。

發展趨勢

編輯

當今世界各國壓力變送器的研究領域十分廣泛，幾乎滲透到了各個行業，但歸納起來主要有以下幾個趨勢：

1、智能化：由于集成化的出現,在集成電路中可添加一些微處理器,使得變送器具有自動補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。

2、集成化：壓力變送器已經越來越多的與其它測量用變送器集成以形成測量和控制系統。集成系統在過程控制和工廠自動化中可提高操作速度和效率。

3、小型化：市場對小型壓力變送器的需求越來越大，這種小型變送器可以工作在惡劣的環境下，并且只需要很少的保養和維護，對周圍的環境影響也很小，可以放置在人體的各個重要器官中收集資料，不影響人的正常生活。

4、標準化：變送器的設計與制造已經形成了一定的行業標準。

5、廣泛化：壓力變送器的另一個發展趨勢是正從機械行業向其它領域擴展，例如:汽車元件、醫療儀器和能源環境控制系統。

全不銹鋼差壓表

編輯

用途說明

儀表采用雙波紋管結構，即兩只波紋管分別安裝在“工”字型支架兩側的對稱位置上。“工”字型之架的上下兩端分別為活動端和固定端，中間由彈huang片相連接；兩只波紋管與表殼上的低壓接頭相連，齒輪傳動結構直接安裝在支架的固定端。并通過拉桿與支架的活動端相連接；度盤則直接固定在齒輪傳動機構上。

當施加不同壓力（一般高壓端高于低壓端）時，兩波紋管作用在活動支架上的力則不相等，使分別產生的位移，并帶動齒輪傳動機構傳動并予放大，由指針偏轉后指示的差壓值。

液位傳感器

 編輯 討論

液位傳感器（靜壓液位計/液位變送器/液位傳感器/水位傳感器）是一種測量液位的壓力傳感器。靜壓投入式液位變送器（液位計）是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用*的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號（一般為4～20mA/1～5VDC）。

中文名

液位傳感器

絕緣電阻

 ≥1000 MΩ/100VDC

介質溫度

-20～85℃

儲存溫度

-40～90℃

目錄

1. 1 產品簡介
2. 2 類型
3. 3 工作原理

1. 4 產品參數
2. 5 同類區別
3. 6 光電液傳感器

1. 7 產業現狀
2. 8 發展前景

產品簡介

編輯

分為兩類：一類為接觸式，包括單法蘭靜壓/雙法蘭差壓液位變送器，浮球式液位變送器，磁性液位變送器，投入式液位變送器，電動內浮球液位變送器，電動浮筒液位變送器，電容式液位變送器，磁致伸縮液位變送器，伺服液位變送器等。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達液位變送器等。

液位傳感器

靜壓投入式液位變送器（液位計）適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環保等系統和行業的各種介質的液位測量。精巧的結構，簡單的調校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等標準信號輸出方式由用戶根據需要任選。

投入式液位變送器

利用流體靜力學原理測量液位，是壓力傳感器的一項重要應用。采用特種的中間帶有通氣導管的電纜及專門的密封技術，既保證了傳感器的水密性，又使得參考壓力腔與環境壓力相通，從而保證了測量的高精度和高穩定性。

靜壓液位傳感器DATA-51系列

靜壓液位傳感器DATA-51系列

類型

編輯

1、浮筒式液位傳感器

浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，液位傳感器是根據阿基米德浮力原理設計的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應變傳感技術來測量液體的液位、界位或密度的，它在工作時可以通過現場按鍵來進行常規的設定操作。

2、浮球式液位傳感器

浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成，一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測量導管上下移動，導管內裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉換成4～20mA或其它標準信號輸出。

液位傳感器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優點，電路內部含有恒流反饋電路和內保護電路，可使輸出大電流不超過28mA，因而能夠可靠地保護電源并使二次儀表不被損壞。

3、靜壓式液位傳感器

該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作，它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉換成電信號，再經放大電路放大和補償電路補償，后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。

工作原理

編輯

用靜壓測量原理：當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓強公式為：Ρ = ρ .g.H + Po式中：

P ：變送器迎液面所受壓強

ρ：被測液體密度

g ：當地重力加速度

Po ：液面上大氣壓

H ：變送器投入液體的深度

同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，

使傳感器測得壓力為：ρ .g.H ，顯然，通過測取壓強 P ，可以得到液位深度。

功能特點：

◆穩定性好，滿度、零位長期穩定性可達 0.1%FS/ 年。在補償溫度 0 ～ 70 ℃范圍內，溫度飄移低于 0.1%FS ，在整個允許工作溫度范圍內低于 0.3%FS 。

◆具有反向保護、限流保護電路，在安裝時正負極接反不會損壞變送器，異常時送器會自動限流在 35MA 以內。

◆固態結構，無可動部件，高可靠性，使用壽命長。

◆安裝方便、結構簡單、經濟耐用。

主要技術參數：

工藝：擴散硅 陶瓷電容 藍寶石 電容任選。分體式一體式可選，量程：0---0.5---200米，輸出: 4---20mA (2線制)供電: 7.5---36VDC 推薦24VDCCBM-2100/CBM-2700投入式靜壓液位計可靠防腐并帶有陶瓷測量單元的探頭，用于凈水、污水及鹽水的物位測量。GY500投入分體式液位變送器采用擴散硅壓阻芯體,316全不銹鋼結構，殼體采用隔離防爆設計,該投入式液位計主要適用于河流、地下水位、水庫、水塔及容器等的液位測量與控制。電路采用信號隔離放大，截頻干擾設計（抗*力強，防雷擊）過壓保護，限流保護，抗沖擊，防腐等設計。]主要技術參數：b]測量介質： 水 油 等液體壓力類型： 表壓、絕壓（沒有要求 默認表壓）]

b]量 程: 0～300m中間量程任選 綜合精度: 0.1%FS 輸出信號: 4～20mA(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制) 供電電壓: 12～36VDC 介質溫度: -30～60℃環境溫度: -40～85℃零點溫漂移： ≤±0.05%FS℃量程溫度漂移： ≤±0.05%FS℃補償溫度： 0~70℃安全過載： 150%FS極限過載： 200%FS采樣頻率： ≤2ms負載能力：（電流型）250~1425Ω（電壓型）≥2KΩ密封等級: IP68 長期穩定性能: 0.1%FS/年 振動影響: 在機械振動頻率20Hz～1000Hz內，輸出變化小于0.1%FS 機械連接(螺紋接口): 投入式(潛入式)]產品尺寸（mm）：b]

投入分體式液位變送器

⊙選用美國進口的高精度、隔離式敏感組件，性能可靠

⊙表壓或絕壓測量

⊙量程寬：1mH2O～200mH2O

⊙輸出：4～20mA或0～5V

⊙電源電壓：24VDC(12～36VDC)，mV 輸出型為恒流1.5mADC 或恒壓12VDC 供電

⊙精度高，優于0.2%F.S

⊙100%防水防潮，防護等級IP68

⊙完備的電路功能，調校方便

產品參數

編輯

被測介質： 液體（弱腐蝕性）

壓力類型：表壓

量 程： 0～0.1M～1M～3M～5M～10M～20M～50M～100M～200M～500M （水位高/深度,小 量程為0.1米）

輸 出：4～20mA（二線制）、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC（三線制）

綜合精度： ±0.25%FS、±0.5%FS

供 電： 24V Dc（9～36VDC）

絕緣電阻： ≥1000 MΩ/100VDC

負載電阻: 電流輸出型：大800Ω

電壓輸出型：大于50KΩ

介質溫度：-20～85℃

環境溫度：-20～85℃

儲存溫度：-40～90℃

相對濕度： 0～95% RH

密封等級：IP68

過載能力： 150%FS

響應時間：≤5mS

穩 定 性：≤±0.15%FS/年

振動影響：≤±0.15%FS/年（機械振動頻率20Hz～1000Hz）

電氣連接：3/5芯導氣屏蔽電纜全密封；標準配線8米

壓力連接：投入式

連接螺紋材料：304/316L不銹鋼

同類區別

編輯

液位開關是根據液位傳感器的信號輸出開啟放水或者進水的閥門而使水位保持恒定的一種控制器。也可以說液位開關輸出的是一種開關信號，液位開關首先要確定液位的高度，依據這個高度來輸出開關量信號。而液位傳感器是將液位的高度轉化為電信號的形式進行輸出。我們可以對電信號進行處理比如和plc、數據采集器或者專業顯示器相連進而輸出液位的高度。還有就是液位開關和液位傳感器的原理雖然相同。但是液位開關是開關控制電路，而液位傳感器是相當于變壓，變流用的電路元件。

光電液傳感器

編輯

光電液位傳感器是利用光在兩種不同介質界面發生反射折射原理而開發的新型接觸式點液位測控裝置。它具有結構簡單，定位精度高；沒有機械部件，不需調試；靈敏度高及耐腐蝕；耗電少；體積小等諸多優點而受到市場的逐漸認可。

1、由于液位的輸出只與光電探頭是否接觸液面有關，與介質的其它特性，如溫度、壓力、密度、電等參數無關，所以光電液位傳感器檢測準確、重復精度高；響應速度快，液面控制非常精確，并且不需調校，就可以直接安裝使用。
　　2、由于光電液位傳感器探頭體積相對小巧，可分開安裝在狹小空間中適合特殊罐體或容器中使用。另外還可以在一個測量體上安裝多個光電探頭制成多點液位傳感器、變控器。
　　3、由于對傳感器內部的所有元器件進行了樹脂澆封處理,傳感器內部沒有任何機械活動部件,因此光電液位傳感器可靠性高、壽命長、免維護。

產業現狀

編輯

在21世紀初，液位傳感器產業化發展仍存在不小的挑戰。據悉，我國已有1700多家從事液位傳感器的生產和研發的企業，液位傳感器年產量突破24億只，液位傳感器產品達到*類、42小類、6000多個品種，呈現出良好的發展態勢，但在這企業中，外資企業優勢明顯，外資企業比重達到67%，尤其是日本、美國、韓國和德國，國有企業和民族企業所占比重僅為33%。國內外企業綜合實力懸殊，規模小，人才短缺、研發能力弱，難與國外企業抗衡。

更關鍵的是，在技術上，國內液位傳感器技術薄弱，主要有以下三點：

一是，核心技術和基礎能力欠缺，核心芯片嚴重依賴國外進口，國內企業在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應用的方面與國外企業差距明顯。

二是在設計、可靠性、封裝等方面，缺乏統一標準和自主知識產權，在接口、深刻蝕、高溫歐姆接觸、高可靠MEMS封裝、快速測試、高仿真模擬等技術方面尚未取得突破性進展和產業化驗證；

三是產品在品種、規格、系列等方面還不夠全面，在測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等技術指標方面仍有不小差別，因此中國浮子液位計傳感器企業任重道遠。

發展前景

近幾年國內磁翻板液位傳感器市場一直持續增長，速度超過10%，2010年我國液位傳感器銷售額達到905億元。據預測，未來5年中國液位傳感器市場將穩步快速發展，在物聯網市場規模大幅增長的動力之下，2015年中國液位傳感器市場規模有望達到12億元以上。

據統計，至2013年，我國物聯網整體市場規模將或達到7500億元，作為物聯網“金字塔”的zui底層和基礎環節，液位計傳感器產業將從中直接受益。

溫度傳感器

 鎖定

本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目 審核 。

溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。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。

中文名

溫度傳感器

外文名

temperature transducer

開始時間

17世紀初

主要類型

熱電偶、熱敏電阻等

目錄

1. 1 主要分類
2. ? 接觸式
3. ? 非接觸式
4. 2 工作原理
5. ? 電阻傳感

1. ? 熱電偶傳感
2. 3 挑選方法
3. 4 選用注意
4. 5 檢定裝置
5. 6 安裝使用

1. 7 發展狀況
2. 8 主要用途
3. 9 應用領域

主要分類

接觸式

接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。

溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。

溫度傳感器（圖2）

一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應用于工業、農業、商業等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著低溫技術在*、空間技術、冶金、電子、食品、醫藥和石油化工等部門的廣泛應用和超導技術的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準確度高、復現性和穩定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內的溫度。

非接觸式

它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運動物體、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。

較常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。

溫度傳感器（圖3）

輻射測溫法包括亮度法（見光學高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫方法只能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。如欲測定物體的真實溫度，則必須進行材料表面發射率的修正。而材料表面發射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態、涂膜和微觀組織等有關，因此很難精確測量。在自動化生產中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發射率的測量是相當困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發射系數。利用有效發射系數通過儀表對實測溫度進行相應的修正，終可得到被測表面的真實溫度。較為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發射系數式中ε為材料表面發射率，ρ為反射鏡的反射率。

溫度傳感器（圖4）

至于氣體和液體介質真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質達到熱平衡后的圓筒空腔的有效發射系數。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質溫度）進行修正而得到介質的真實溫度。

非接觸測溫優點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對高可測溫度原則上沒有限制。對于1800℃以上的高溫，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術的發展，輻射測溫 逐漸由可見光向紅外線擴展，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高。

工作原理

金屬膨脹原理設計的傳感器

金屬在環境溫度變化后會產生一個相應的延伸，因此傳感器可以以不同方式對這種反應進行信號轉換。

雙金屬片式傳感器

雙金屬片由兩片不同膨脹系數的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個輸出信號。

雙金屬桿和金屬管傳感器

隨著溫度升高，金屬管（材料A）長度增加，而不膨脹鋼桿（金屬B）的長度并不增加，這樣由于位置的改變，金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來，這種線性膨脹可以轉換成一個輸出信號。

液體和氣體的變形曲線設計的傳感器

在溫度變化時，液體和氣體同樣會相應產生體積的變化。

多種類型的結構可以把這種膨脹的變化轉換成位置的變化，這樣產生位置的變化輸出（電位計、感應偏差、擋流板等等）。

電阻傳感

金屬隨著溫度變化，其電阻值也發生變化。

對于不同金屬來說，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號。

電阻共有兩種變化類型

正溫度系數

溫度升高 = 阻值增加

溫度降低 = 阻值減少

負溫度系數

溫度升高 = 阻值減少

溫度降低 = 阻值增加

熱電偶傳感

熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為熱電偶。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏/℃之間。 [1] 

由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有*的響應速度，可以測量快速變化的過程。

挑選方法

如果要進行可靠的溫度測量，首先就需要選擇正確的溫度儀表，也就是溫度傳感器。其中熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻(RTD)和溫度IC都是測試中較常用的溫度傳感器。

以下是對熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點介紹。

1、熱電偶

熱電偶是溫度測量中較常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應各種大氣環境，

溫度傳感器（圖5）

而且結實、價低，無需供電，也是*的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構成，當熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差。可用測量的電勢差來計算溫度。

不過，電壓和溫度間是非線性關系，溫度由于電壓和溫度是非線性關系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測量，并利用測試設備軟件或硬件在儀器內部處理電壓-溫度變換，以終獲得熱偶溫度(Tx)。Agilent34970A和34980A數據采集器均有內置的測量了運算能力。

簡而言之，熱電偶是較簡單和較通用的溫度傳感器，但熱電偶并不適合高精度的的測量和應用。

2、熱敏電阻

熱敏電阻是用半導體材料， 大多為負溫度系數，即阻值隨溫度增加而降低。

溫度傳感器（圖6）

溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是較靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產工藝有很大關系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。

熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。

熱敏電阻在兩條線上測量的是溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴， 可測溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進行快速和靈敏溫度測量的電流控制應用。尺寸小對于有空間要求的應用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。

熱敏電阻還有其自身的測量技巧。熱敏電阻體積小是優點，它能很快穩定，不會造成熱負載。不過也因此很不結實，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導致性的損壞。

通過對兩種溫度儀表的介紹，希望對大家工作學習有所幫助。

選用注意

1、被測對象的溫度是否需記錄、

溫度傳感器（圖7）

報警和自動控制，是否需要遠距離測量和傳送；

2、測溫范圍的大小和精度要求；

3、測溫元件大小是否適當；

4、在被測對象溫度隨時間變化的場合，測溫元件的滯后能否適應測溫要求；

5、被測對象的環境條件對測溫元件是否有損害；

6、價格如保，使用是否方便。

檢定裝置

溫度傳感器檢定規程：

1、《JJG229-2010工業鉑、

溫度傳感器（圖8）

銅熱電阻檢定規程》

2、《JJG833-2007標準組鉑銠10-鉑熱電偶檢定規程》

3、《JJG141-2000工作用貴金屬熱電偶檢定規程》

4、《JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程》

5、《JJG368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規程》

溫度傳感器檢定標準技術及指標：

1、測量準確度：0.01級;分辨率0.1uV和0.1mΩ；

2、掃描開關寄生電勢：≤0.4μV；

3、溫度范圍： 水槽：(室溫+5~95)℃ 油

溫度傳感器（圖9）

槽：(95 ~ 300)℃ 低溫恒溫槽：(-80 ~ 100)℃ 高溫爐：(300~1200)℃；

4、控溫穩定度：優于0.01℃/10min(油槽、水槽、低溫恒溫槽);0.2℃/min(管式檢定爐)；

5、總不確定度：熱電偶檢定，測量不確定度優于0.7℃，重復性誤差<0.25℃;熱電阻檢定測量不確定度優于50mk，重復性誤差<10mk；

6、檢定數量：一次可同時檢熱電偶(1-8)支，一次可同時檢同線制熱電阻(1-7)支；

7、工作電源：AC220V±10%，50Hz，并有良好保護接地；

8、高溫爐功率：約2KW；

9、恒溫槽功率：約2KW；

10、微機測控系統功率：<500。

溫度傳感器檢定裝置功能和特點：

1、檢定K、E、J、N、B、S、R、T等多種型號的工作用熱電偶；

2、檢定Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻，

溫度傳感器（圖10）

玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計；

3、多路低電勢自動轉換開關，寄生電勢≤0.4μV；

4、控制1-4臺高溫爐；

5、溫場測試：可進行檢定爐、油槽、水槽、低溫恒溫槽的溫場測試；

6、線制轉換：可進行二線制、三線制、四線制電阻檢定；

7、軟件具有比對實驗、重復性實驗、溫場實驗等相關實驗功能；

8、在Windows2000/XP以上平臺，全中文界面，標準Windows操作系統，方便快捷。可實現：

1）設備自檢、查線；

2）屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV；

3）檢測數據自動采集；

4）自動生成符合要求的檢定記錄；

5）自動保存檢定結果，且不可人工更改；

6）查詢各種熱電偶、熱電阻分度表及其它幫助；

7）熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數據、控溫曲線查詢 統計及計量的智能化管理功能。

安裝使用

溫度傳感器在安裝和使用時，應當注意以下事項方可保證*測量效果：

1、安裝不當引入的誤差

如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度等，

溫度傳感器（圖11）

換句話說，熱電偶不應裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍;熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質致使爐內熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃;熱電偶的安裝應盡可能避開強磁場和強電場，所以不應把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質很少流動的區域內，當用熱電偶測量管內氣體溫度時，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。

2、絕緣變差而引入的誤差

如熱電偶絕緣了，保護管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達上百度。

3、熱惰性引入的誤差

由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，

溫度傳感器（圖12）

在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環境許可時，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當用時間常數大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。為了準確的測量溫度，應當選擇時間常數小的熱電偶。時間常數與傳熱系數成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數，除增加傳熱系數以外，較有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時校正及更換。

4、熱阻誤差

高溫時，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。

發展狀況

近年來，我國工業現代化的進程和電子信息產業連續的高速增長，

溫度傳感器（圖13）

帶動了傳感器市場的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學的物理量轉換為電學量，從而可以進行溫度精確測量與自動控制的半導體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測量與控制、溫度補償、流速、流量和風速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等而被廣泛的應用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設備、空調、汽車等領域。近年來汽車電子、消費電子行業的快速增長帶動了我國溫度傳感器需求的快速增長。

主要用途

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農業生產過程中一個很重要而普遍的測量參數。溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節約能源、生產安全、促進國民經濟的發展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數量在各種傳感器中居*，約占50%。

溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學特性及熱噪聲等等。隨著生產的發展，新型溫度傳感器還會不斷涌現。

由于工農業生產中溫度測量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內使用。

溫度傳感器與被測介質的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測介質保持熱接觸，使兩者進行充分的熱交換而達到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測介質接觸，而是通過被測介質的熱輻射或對流傳到溫度傳感器，以達到測溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這種測溫方法的主要特點是可以測量運動狀態物質的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉著的水泥窯的溫度）及熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布）。

應用領域

溫度傳感器 [2]  是早開發，應用較廣的一類傳感器。溫度傳感器的*大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，本世紀相繼 開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。
　　兩種不同材質的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現象可以在很寬的溫度范圍內出現，如果精確測量這個電位差，再測出不 加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度 也各不相同。
　　熱電偶傳感器有自己的優點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關。