电气温度传感器

色谱仪常用电气部件 温度传感器之二 热电偶、热敏电阻、半导体温度传感器1 热电偶：两种不同材质的导体构成闭合回路，如果两端存在温度差，回路两端就会产生电压。这就是热电偶的基本原理，即塞贝克效应。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308092213_457066_1604036_3.jpg 图1 热电偶原理图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308092213_457067_1604036_3.jpg图 2 热电偶图片热电偶的信号较弱，一般只有数个mV的电压。但是温度测量范围较宽，比较铂电阻更加耐高温。一般常见于高温应用场合，例如马弗炉的温度控制系统。在色谱仪器上，一般用于温度保护。2 热敏电阻有点类似热电阻，温度改变后，元件的电阻值发生变化。但是其工作机理和热电阻不同。色谱仪中常用的为负温度系数热敏电阻。下图为负温度系数热敏电阻的温度-阻值特性曲线。温度越高，元件的电阻值越小。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308092213_457068_1604036_3.jpg图3 热敏电阻的温度-电阻曲线显著的和热电阻不同的，热敏电阻的阻值比较大，室温下可能电阻值在数十k欧姆，相对于100欧姆左右的铂电阻，温度变化，热敏电阻阻值的变化十分显著。所以热敏电阻对温度有较高的灵敏度，但是热敏电阻的工作范围较窄，一般不超过150度。不同器件之间性能的重复性也比较一般。如图，液相色谱仪使用的温度传感器。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308092213_457069_1604036_3.jpg实用案例：在Shimadzu的泵或者检测器模块前部右下角可以看到一个红色的小元件，是漏液传感器，其实就是负温度系数的热敏电阻。漏液传感器内使用了两个热敏电阻，有一个的位置比较低，如果系统泄漏，液体附着在热敏电阻的表面，液体的蒸发使得元件的温度降低，电阻阻值增大，系统检测到这一变化（其实是温度的变化），便认为系统泄漏。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308092214_457070_1604036_3.jpg3 集成电路的温度传感器集成电路的温度传感器，温度范围和热敏电阻相似。但是有较好的各器件之间的重复性和温度线性，应用场合越发广泛。小结： 简单介绍了常见的几种温度传感器原理

色谱仪的常用电器部件 温度传感器之铂电阻概述：简单介绍色谱仪常用的温度传感器原理 铂电阻温度是色谱仪运行中极为重要的控制参数。尤其是气相色谱仪，柱温的变化会极大的影响待分析物质的色谱保留性能。精确、稳定的温度控制，对良好的色谱分析结果具有重要的意义。温度控制系统最为关键的是温度传感器，其可以将温度信号转换成电信号，传送给控制部件。色谱仪中常见的温度传感器有热电偶、热电阻、热敏电阻、集成电路温度传感器等等。1 铂电阻常见的铂电阻外观如图。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308072156_456738_1604036_3.jpg内部结构如图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308072156_456739_1604036_3.jpg铂电阻测温的基本原理是：在一定温度范围内，金属导体的温度越高，电阻越大。色谱仪中常用铂电阻是Pt100，在0摄氏度时，该电阻的阻值为100欧姆，随着温度升高，阻值逐渐增大。具体的数学公式，因为篇幅的问题，不做赘述。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308072156_456740_1604036_3.jpg图： 铂电阻温度-电阻值曲线但是在代换铂电阻的时候，要注意铂电阻的封装形式，不要只考虑阻值。铂电阻的时间常数比较重要。阻值相同的铂电阻，不能简单的来代换。否则会出现温度控制不稳定的现象。气相色谱仪柱温箱温度惯性较小，那么就需要较小温度系数的铂电阻。小时间常数的铂电阻一般会有较小的封装体积。如图，薄膜式的铂电阻：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308072156_456741_1604036_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308082214_456942_1604036_3.jpg（补充图片）案例：Shimadzu的GC-14C，柱温不能良好控制，柱温波动较大，造成系统报警。其原因就是用户自行维修时使用了“惯性”较大的金属封装铂电阻。为了解释这个现象，我们需要大致理解一下柱箱温度控制的原理。温度控制的一般基于负反馈原理。例如，某个瞬间铂电阻检测到温度下降，将温度下降的变化传输给主控单元，主控单元发指令使得加热部分工作，于是温度升高。反之亦然。但是温度信号有自己的特点，温度不会像电信号那样发生迅速的变化。铂电阻感知到温度变化需要一定的时间，加热单元工作，使得柱箱温度上升也需要一段时间，这就是所谓的“惯性”。如果时间配合不合适，就会发生温度振荡。柱箱本身温度变化的热惯性较小，而金属封装的铂电阻有较大的热惯性。铂电阻的时间常数不匹配，最终导致了柱箱温度的振荡。