热电偶温度传感器

工作方式

    热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。

    国标热电阻的引线主要有三种方式

    ○1二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合

    ○2三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的。

    ○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

    热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

优点

    热电阻温度传感器是一种常用的温度传感器产品，可以利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温，具有性能稳定、使用灵活、可靠性高等优点。

选型资料

　　技术指标
　　a).尺寸
　　b).光电效率:单位功耗(每瓦)能输出的光通量(流明) 该指标是微型投影很重要一个指标，作为普通投影机，由于有电源供电，一般亮度为其非常重要指标，而微型投影，由于要兼顾亮度，电池续航，散热等等系统问题，因此，不简单将亮度而将亮度效率作为其关键指标。
　　c).分辨率:芯片的分辨率，例如VGA(640*480)，QVGA(320*240)等。
　　d).色纯度:色彩表现力的指标，通常国际上有NTSC的色域范围衡量
　　e).对比度:衡量图像易分辨力的指标(简单定义显示的亮态暗态比值)
　　DLP技术
　　作为掌上投影机(mini-projector)的主要推动者，TI公司在手持投影(pico-projector)上也下足了力度，自2008年以来，DLP也推出了其一代的DMD芯片。在全世界，仅有美国德州仪器(TI)能够提供商品化的DMD芯片产品，其原理主要是通过对微反射镜的控制，达到对光进行开关，从而实现对色阶以及灰阶的，在小小的DMD芯片上，拥有近百万个比头发丝还细微型的小反射镜。
　　LCoS技术
　　与DLP技术由TI一家公司垄断相比，LCoS的芯片商相对来说就比较多，例如Himax，Displaytech(Micron)，Syndiant等等。此外LCoS技术平台比DLP开放许多，相对来说发展潜力更大。作为LCoS技术，其主要显像原理类似与液晶LCD，也是通过微电路控制电压，使液晶发生扭转，通过液晶对偏振光的控制，打到对光进行开关，从而实现色阶以及灰阶。LCoS(Liquid Crystal on Silicon)与液晶不同之处在于其本身是反射进行光控制，而液晶是透射光控制，这样LCoS本身从技术理论上开口率就要大于液晶。 作为LCoS技术，从08年开始发展，彩色滤光型(Color Filter)逐步发展为色序型(Color Sequential)，其色彩表现力以及光利用效率都得到了大幅提升，色序型已经成为LCoS主流技术。 谈到LCoS技术，不得不提一下3M公司，作为全个发布光学引擎的3M公司同样是一家世界500强企业，其企业文化就以创新而，在显示技术领域，从投影仪的发明到08年推出全球首款光学引擎，3M公司也成为LCoS技术的一面大旗。此外，由于3M公司在液晶偏振光控制上的长期的技术，其本身又开发出一种偏振控制膜，利用该膜制成的PBS(Polarizing Beam Splitter)偏振控光元器件，可以使同性能的LCoS光引擎减少体积30%以上，工艺复杂性大大降低，此外，与普通LCoS光引擎相比，还可以将对比度大幅提高。
　　区别
　　说起DLP技术与LCoS的技术优劣，其实，在使用的会议室（教育）商用投影机，就有关于DLP技术与LCoS技术之争，当然作为微型投影，虽然大致的原理类似，但由于实现方式略有不同，还是有些不一样，下面也会从前述的几个技术指标上进行一一作详细比较。
　　a).尺寸： 2种技术最终实现的产品尺寸都基本相同，没有太大的区别。从芯片角度上来看，由于液晶产业的蓬勃发展，LCoS的实现主要是标准液晶封装工艺，大致通过一些ITO玻璃印刷实现电路，而DLP的微反射镜阵列其实现方式是机械实现，每个微反射镜像素下有非常复杂的机械结构，因此，像素点距的减小对工艺提高要求非常高。难度相对要比LCoS实现大很多。
　　b).光电效率： 2种技术实现的亮度效率大致相同，每瓦的光输出7，8个流明。但是从2种技术本身上看，LCoS对信号的要求可以直接由电路接入，而DLP由于是由机械方式实现，在载有DMD芯片的主板上，还有相应的处理器(Processor)以及内存(Memory)，这部分的功耗在光引擎整体中永远无法避免，可以认为是DLP技术在效率上的一个缺点，特别是在手持投影整体系统中，如果再考虑散热问题，LCoS芯片优势更明显。相对而言，LCoS的功耗可以做到小于0.1W，从长远来看，LCoS也会有一定的优势。
　　c).分辨率： 与尺寸相同，DLP在同样大小的芯片上要实现分辨率的提高，同样是对工艺要求非常高，从代的DLP光引擎可以看到，320×480的分辨率已经落后与LCoS的640×480，虽然在第二代推出了800×480的芯片，但还是落后于LCoS技术，纯粹技术上看，发展前景LCoS要比DLP好。
　　d).色纯度： LCoS通过技术进步，通过色序型实现，理论上的实现发式已基本一致，因此色纯度上已经基本一致，都已经高于显示器以及电视。
　　e).对比度： DLP是通过微反射镜反射，而LCoS则是通过液晶扭转实现光开关，在开光完全上，液晶一直就存在暗态漏光问题，与传统商务投影机类似，DLP在对比度上的优势在微型投影上依旧存在，但由于在实际使用环境中，由于外界光对对比度影响对微型投影更大，因此，DLP在对比度上的优势相对与其商务投影机来说也相应削弱。另外，前面提到的3M公司的特殊PBS材料，其对比度也能做到250:1,与DLP技术的500:1即使在全黑外界环境下，也应该说差距不大了。
　　f).产业： DLP由于是Ti一家公司独有技术，因此，产业不确定性较大，相对于LCoS几家争鸣来比，以及将来技术上看，LCoS由于其特有的半导体产业基础，将来应该也会大有作为。 综上所述，笔者认为长远来看，如果Ti公司没有重大的技术突破或较好的市场策略，在将来，随着微型投影产业的井喷，LCoS会比DLP技术占有优势，就使用特殊偏振光控制膜的LCoS光引擎在性能上已经比DLP略胜一筹，随着技术的进步，相信作为一个更加开放的LCoS平台，一定会有不错的表现。
　　LED光源
　　LED光源以及激光光源迅速发展，在照明、家电、IT产品、行业设备里中使用越来越广泛，不仅改善了产品的性能，更为节能环保做出了贡献。对于投影机而言，随着LED光源技术的提升，它也将迎来一个新的产业应用。
　　a).LED光源 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED，是一种能够直接把电能转化为可见光的固态半导体器件。它具有易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，以往被广泛应用于城市工程、大屏幕显示系统中，在液晶显示器，液晶电视中已经得到广泛采用。特别在LED进入液晶电视应用以后，随着LED产业在显示领域壮大，LED的发展也遵循着大家熟知的摩尔定律，成几何式的发展，成本，效率，产业链，等等,等等各个方面，已经非常成熟，相信在微型投影行业里，也将大放光芒！
　　b).激光光源 作为手持投影光源技术的另外一种，Microvision公司是该技术的主要代表公司，于09年推出了激光光源的微型投影仪。 就激光光源来看，其成像效果上，整体感觉要比LED光源方式实现的大部分投影仪都要好，但其同样存在成像散斑的问题。此外，高额的成本成为了制约其商业化的主要瓶颈。再则，由于激光本身对人眼的安全性问题，在微型投影主要的消费电子市场，其推广难度也可想而知。整体上来看，激光光源在成 本上没有大幅下降的情况下，短期前景无法与LED光源相提并论。 在上面的介绍中已经可以看到，LED在成本，产业化，安全性，产业链等等方面都有激光无可比拟的优势，这些优势在LED迅猛发展的短期内笔者认为激光难以逾越，但作为激光，成像质量上的优势以及可以自动聚焦功能，期待其在不久的将来，能有更大的突破。

影响测量的因素

　　插入深度
　　热电偶测温点的选择是最重要的。测温点的位置，对于生产工艺过程而言，一定要具有典型性、代表性，否则将失去测量与控制的意义。热电偶插入被测场所时，沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失。致使热电偶温度传感器与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之，由热传导而引起的误差，与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好，其插入深度应该深一些，陶瓷材料绝热性能好，可插入浅一些。对于工程测温，其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关，如流动的液体或高速气流温度的测量，将不受上述限制，插入深度可以浅一些，具体数值应由实验确定。
　　响应时间
　　接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此，在测温时需要保持一定时间，才能使两者达到热平衡。而保持时间的长短，同测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件，差别极大。对于气体介质，尤其是静止气体，至少应保持30min以上才能达到平衡;对于液体而言，最快也要在5min以上。对于温度不断变化的被测场所，尤其是瞬间变化过程，全过程仅1秒钟，则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此，普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后，而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。选择响应快的传感器。对热电偶而言除保护管影响外，热电偶的测量端直径也是其主要因素，即偶丝越细，测量端直径越小，其热响应时间越短。
　　热阻抗增加
　　在高温下使用的热电偶温度传感器，如果被测介质为气态，那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上，使保护管的热阻抗增大;如果被测介质是熔体，在使用过程中将有炉渣沉积，不仅增加了热电偶的响应时间，而且还使指示温度偏低。因此，除了定期检定外，为了减少误差，经常抽检也是必要的。例如，进口铜熔炼炉，不仅安装有连续测温热电偶温度传感器，还配备消耗型热电偶测温装置，用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。
　　热辐射
　　插入炉内用于测温的热电偶温度传感器，将被高温物体发出的热辐射加热。假定炉内气体是透明的，而且，热电偶与炉壁的温差较大时，将因能量交换而产生测温误差。一般情况下，为了减少热辐射误差，应增大热传导，并使炉壁温度尽可能接近热电偶的温度。另外，热电偶安装位置，应尽可能避开从固体发出的热辐射，使其不能辐射到热电偶表面;热电偶带有热辐射遮蔽套。
　　以上就是影响热电偶温度传感器测量的四个因素，在使用的时候我们应当注意，根据实际情况，保证的测量的效果。