热敏电阻电子测温仪

美国福禄克公司近日推出了由HART部门研发的全新1594A/1595A超级精密电阻测温仪，该仪器集准确度、价值和创新性于一身，可用于标准铂电阻(SPRT)、铂电阻(PRT)以及热敏电阻的检定和校准。　　Fluke1594A/1595A超级精密电阻测温仪具有足够的准确度，满足基标准实验室所需。其准确度高达0.06ppm(0.000015°C)，而其价格却经济实惠，完全可以满足二级实验室的预算需求。计量校准人员使用该超级精密电阻测温仪进行的所有测量都符合预期要求，方便随时验证，完全值得信赖。其领先于市场的特性包括：电阻比率自校准适用于所有测量，值得信赖；校准内部参考电阻，快速而简便；低测量噪声；快速的测量速度。

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义。在工业领域、在日常生活中，温度与我们息息相关。在医药、食品、电气、化工、航空、航天等领域中，温度都是一个重要参数。温度测量以及对这些温度传感器和测温仪的准确性的检定校准显得尤为重要。随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，温度测量技术也在不断完善提高。随着温度测量范围越来越广，根据不同的要求生产出有所不同需求的温度测量仪器。小编特对测温技术与仪器进行盘点，以供读者参考。膨胀式温度计膨胀式温度计是利用物体受热膨胀原理制成的温度计，主要有液体膨胀式、固体膨胀式和压力式温度计三种。液体膨胀式温度计中最常见的液体膨胀式温度计是玻璃管式温度计。压力式温度计是利用密闭容积内工作介质的压力随温度变化的性质，通过测量工作介质的压力来判断温度值的一种机械式仪表。最常见的液体膨胀式温度计是玻璃管式温度计，主要由液体储存器、毛细管和标尺组成。根据所充填的液体介质不同能够测量-200~750℃范围的温度。玻璃管液体温度计由于其直观、测量准确、结构简单、造价低廉等优点，被广泛应用于工业、实验室和医院等各个领域及日常生活中。但其不能自动记录、不能远传、易碎，且测温有一定延迟。压力式温度计压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值。这种温度计具有温包体积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点，几乎集合了玻璃棒温度计、双金属温度计、气体压力温度计的所有优点，它可以制造成防震、防腐型，并且可以实现远传触点信号、热电阻信号、0-10mA或4-20mA信号。是目前使用范围最广、性能最全面的一种机械式测温仪表。压力式温度计适用于工业场合测量各种对铜无腐蚀作用的介质温度，若介质有腐蚀作用应选用防腐型。压力式温度计广泛应用于机械、轻纺、化工、制药、食品行业对生产过程中的温度测量和控制。防腐型压力式温度计采用全不锈钢材料，适用于中性腐蚀的液体和气体介质的温度测量。电阻温度计电阻温度计，也称为电阻温度探测器（RTDs），其是一种根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的温度计。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件，主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计，在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。铂是一种贵金属，在最大温度范围内具有最稳定的电阻—温度关系。镍元素的温度范围有限，因为在温度超过300°C时，每个温度变化的电阻变化量变得非常非线性。铜具有非常线性的电阻—温度关系 然而，铜在中等温度下会氧化，不能在低于150°C的温度下使用。因此，电阻温度计几乎无一例外地由铂制造而成，电阻温度计也常被称为铂电阻温度计。精密的铂电阻温度计是最精确的温度计，温度覆盖范围约为14～903K，其误差可低到万分之一摄氏度，它是能复现国际实用温标的基准温度计。我国还用一等和二等标准铂电阻温度计来传递温标，用它作标准来检定水银温度计和其他类型的温度计。如今，在许多低于600℃的工业应用场合，铂电阻温度计正逐渐地取代热电偶。热敏电阻温度计热敏电阻温度计是一种可量度体温和室温的温度计，它有一个安培计/电流计和电源。当温度升高时，电热调节器（温度计的探测器）所探测到的电流会增加，电阻会减少。电流增加表明温度在升高；而电阻增加则表示温度在降低。不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。两者也有不同的温度响应性质，电阻温度计适用于较大的温度范围；而热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90~130℃。铂电阻温度计的优点是线性好，其分度表很容易计算出来。但是其温度系数较小。热敏电阻器温度系数大，但曲线是非线性的，需要拟合。热敏电阻的材料决定了其一致性差，但是温度灵敏度高，可对微小的温度变化产生灵敏的反应，可以小型化，加工性强，测量一般热电偶和RTD无法测量的位置，如生物医药应用。热电偶温度计热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。由于其结构简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。热电偶温度计由三部分组成：热电偶（感温元件）；测量仪表（动圈仪表或电位差计）；连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线）。热电偶是工业上最常用的一种测温元件，它是由两种不同材料的导体焊接而成。两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。液晶温度计液晶是一类有机化合物，在一定的温度范围内，它呈现出介于液体和晶体之间的状态，它既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，其光学上的特异性能尤其引人注目。可利用液晶材料的温一色效应，根据液晶颜色变化来测定物体表面的温度分布。这种方法已成功地用于医学上的肿瘤部位诊断、末梢血管的功能检查和体温测量工业中的无损探伤、微波场及超声波场的测试，生化、微生物实验研究等众多领域。对于某些特殊的应用场合，例如，对只产生微量热效应的生化、微生物反应的观察和测定，对于不允许测温元件对被测对象的温度场造成干扰和希望测温元件的热容量降至最小的场合，以及只允许测温元件与其表面接触的生物体温度的测量等，液晶测温有其明显的优点。液晶温度计可用于多种应用，从读取患者的体温到化学实验室或啤酒厂中精确测量液体和空气温度范围。液晶温度计的低成本以及精确测量各种温度范围的能力，使该温度计成为许多制造和医疗过程不可或缺的一部分。随着环境温度的升高和降低，基于类胆固醇的胆甾醇型液体的颜色会沿着试纸条变化。要读取液晶温度计，用户只需注意温度计的颜色变化即可。在某些情况下，温度计还会在温度上标出数字标记，以提高读数的准确性。当今使用的一种最常见的液晶温度计类型是一条胶粘带，该胶粘带附着在瓶子或实验室设备的外表面上，可以准确地读取容器的温度。对于啤酒的微酿造等操作，液晶温度计可精确测量酿造容器中的温度范围。虽然测量的精度不如浸入液体中的激光温度计或传统温度计，但液晶温度计产生的结果对于必须保持在特定温度范围内而不是特定目标的反应具有足够的精度温度。饲养热带鱼或外来宠物（如爬行动物和两栖动物）的爱好者也将液晶温度计安装在水族箱的外表面，以准确测量内部水或空气的温度范围。这些温度计易于更换且成本低廉，与传统的水银温度计可能会对水箱中的动物或鱼类造成伤害不同，液晶式温度计不易破裂和释放有害化学物质。在实验室中，液晶温度计可用于测量温度变化和传输模式。液晶温度计的基于类胆固醇的液体可用于通过对流，辐射和传导有效地跟踪热量的传递。通过加热温度计，然后跟踪液体通过蒸发或浸入降低温度计温度的速度，也可以使用相同的原理来显示液体的冷却特性。辐射温度计辐射温度计属非接触式测温仪表，是基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系设计而成，主要涉及到的理论定律是黑体辐射定律，更为具体一点说则是运用了普朗克定律。其特点为：测温范围广，原理结构复杂；测量时，感温元件不与被测对象直接接触，不破坏被测对象的温度场；通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度；但不能直接测被测对象的真实温度，且所测温度受物体发射率、中间介质和测量距离等因素影响。辐射温度计主要包括三个种类：光学高温计、辐射高温计、色比温度计。这三种温度计都能够做到不直接接触被测物体，弥补因高温而造成的人工测温的局限性，是我国目前最广泛应用的温度计种类。在传统的观念中，对于物体温度的概念就是其热辐射的情况，然而实际上对于一定量的热辐射来说，其温度并不是固定值，所以依据热辐射来判断物体温度是极为不准确的。在辐射测温学说当中，为弥补热辐射测温的漏洞，就有了表观温度的概念，其主要包括亮度温度、辐射温度和颜色温度，三种辐射温度计也是依据这一概念产生的。（1）光学高温计，也称光学高温计，是根据物体单色辐射亮度跟随温度变化原理而制成的非接触式温度测量仪表。光学高温计运用的主要原理是普朗克公式。一般情况下，对于亮度的测量会使用平衡法来完成，就是用人的肉眼来比较被测主体的在一定温度下的灯泡亮度来判定被测主体当前的温度，灯丝的电流即是测量结果的主要参数，再将电流与温度上的刻度表进行对应比较，就是光学高温计的传统工作方式。这种传统的光学高温计的优势在于其结构简单、便于使用，可测量的范围较为宽泛，精度也较为准确，但是其缺点在于仅靠人的肉眼来进行比较，就容易造成测量数据的误差，所以新型的光学高温计采用光电敏感元件来代替人眼，数据准确性大大提高。（2）辐射高温计是根据物体在整个波长范围内的辐射能量与其温度之间的函数关系设计制造的。辐射高温计属于透镜聚焦式的感温器，运用热辐射效应的原理，聚焦在热敏元件上，继而转变成电参数，它可以依据测温的实际需要进行拆卸，并可形成被测物体的影像。辐射高温计属于相对简易的非接触性测温仪表，由于其运用热辐射原理工作，被广泛运用于冶金、机械、化学工业等领域，主要用于显示和自动调节被测温度。（3）色比温度计是一种非接触式的红外温度计，主要根据被测物体发射出的颜色温度的红外辐射来进行测量。色比温度计测温的主要依据是被测主体发射的红外能量之比来实现温度测量的，其是将红外能量通过滤波器送到探头，再由探头转换成电信号，最后由温度计刻度显出。其常用的测温环境为 600-3000 摄氏度，常搭配观测管使用，有效减少周遭环境的干扰而获得较为精准的数据。我国的工业生产水平越来越高，发展脚步也越来越快，这对工业生产的各个环节提出的要求也就随之越来越高，尤其是在对生产设备的温度控制上，将温度控制在一个合理的范围之内，对于生产的产品质量和提高生产效率来说都是十分重要的，测温仪器的重要性正日益凸显。

一场突如其来的新冠肺炎疫情，成为了2020开年的头等大事。全民防疫的举措让这场没有硝烟的战争不再猝不及防。飞机场、火车站、公司、小区、超市等入口处都能见到防疫工作者的身影。他们是防疫先锋，是公共健康的卫士，是居民区的守护者。而他们的必备神器之一——手持测温仪，也进入了公众的视野，广为人知。今天，我们就来聊一聊测温仪的那些事。受疫情影响，很多人在家办公，出门不是去超市买菜，就是门口取快递。当然，还有不少人在硬核上班。无论出入小区，还是车站进站，现阶段都要经过体温检测。相信大家都有经历过，防疫工作者手持测温仪，对着额头一扫，立刻就显示你的体温数据，非常方便。有很多人对这测温仪都深感好奇，想知道它是怎么工作的。也有人担心它的准确性，担心把自己体温测高了。那么，我们就从测温仪的原理和精确度控制这两点说起。首先，大家都熟悉传统体温计测温的方法，而这种方法显然不适合用于传染性强的新型冠状病毒的防护工作。在这次防疫战中，小巧便携，无需身体接触的手持测温仪就成了急先锋。扫一扫，一秒之内测出体温的测温神器让人们眼前一亮；更令人印象深刻的，还有车站、机场等带有视频的成像测温仪，后者能在快速行进的人流中，辨别每个人的体温，并用保存视频成像。相信你肯定好奇过它们究竟是怎么做到的。接着，我们来一探究竟其中的科学原理。[1] 地铁站检票口的体温监测站（图片摘自人民网）温度和光我们都知道，水银体温计能够测人体的温度，是水银玻璃泡和人体接触后，经过一段时间的热量传递，最终与人体温度达到一致的原理（热平衡）。而测温仪并没有和人体接触，为何能如此快速采集温度信息呢？[2] 水银温度计（图片摘自百度网）答案其实大家也是耳熟能详，那就是---光！没错，就是我们所熟知的那个光！但是这个光，并不是人眼能看到的可见光，而是与可见光相邻的红外光，这里需要科普一下，我们平时所说的可见光实际上是电磁波的一种，电磁波有连续的波谱分布，红外光的波段在红色光之外，因此得名红外光。再简单提一下，除了可见光和红外光，很多电磁波都与大家的生活息息相关，按波长由短到长，有医院CT的X射线，防晒霜防的紫外线，太阳光，灯光，微波炉的微波，电台的射频信号等等，都属于电磁波。[3] 生活中的电磁波（图片摘自NASA Science)说到这里，肯定有人表示，道理我都懂，但是红外光跟人体温度有什么关联呢？关联是必然的，因为人体发射的光，就是红外光！没说错，人体是发光的，而且是无时无刻的在发光。复杂的原理就不赘述了，大家只要记住，任何温度高于绝对零度（零下273.15摄氏度）的物体都会以电磁波的形式向外辐射能量，至于绝对零度（-273.15℃）的物体嘛，大家放心，那是不存在的！红外光和人体温度的关系那么问题来了，既然每人每时每刻都在发射红外光，仪器凭什么就能辨别出正常温度和高烧呢？还能准确读出每个人的温度？这里，我们请一位大佬帮忙解答，他就是与爱因斯坦并称20世纪最重要的两大物理学家，量子力学奠基人之一的马克斯普朗克，他于1900年提出的普朗克黑体辐射定律，完美诠释了温度与辐射的关系。马克斯普朗克简单来讲就是，不同温度的物体发射的光是不一样的，如下示意图， 四条不同的曲线，代表不同温度下黑体辐射的光谱分布，这里的K是热力学温度，数值等于摄氏度+273.15。大家可以看到，温度越高，黑体辐射光的强度就越大，峰值的位置就越靠近紫外区域。那么，答案就呼之欲出了，如果探测到了人体的辐射强度和波谱分布，就完全可以反推出温度T！这就是测温仪测体温的原理。（人体虽不是黑体，却也遵循普朗克定律）。利用红外光探测人体温度究竟准不准？说完测温仪原理的故事，我们再来说说怎么确保每个测温仪都能测得准。上文中，细心的小伙伴发现，普朗克定律图示并没有想象中那么简单，图中展示差异性的谱图都相差了1000℃，人体怎么可能差上1000℃呢？没错，我们人体的温度平均值也就在36℃到37℃之间了，高过37℃的，抗疫期间怕是要去隔离观察了。那么关键点来了，相差几摄氏度的人体辐射谱图中，辐射强度和波谱的差异是非常小的，如何确保测温仪能把握这细小的差异呢？要知道，人体测温的准确性要求是比较高的，特别是在抗疫期间，正常的体温就是大家的通行证。这点上，咱们国家更是不含糊，对于此类测温装置也出台了相应的国家标准来规定精准度。那么，生产厂家是如何确保每台测温仪的准确性呢？下面就让我们来剖析测温仪，探究这里的科学原理。测温仪的"CPU"是什么？我们先从测温仪的构成说起，可以看到下图中，真正与红外光直接相关的，便是红外探测器，顾名思义，这正是测温仪利用红外测温的核心元件,就好比CPU芯片是手机电脑的核心。而它的质量直接决定了测温的准确性。那么，如何判定红外探测器的质量呢？[4] 额温枪（图片摘自网络）这就需要了解红外探测器测红外的细节。简单来说，红外探测器也是由材料构成，红外探测器上的特殊光感材料可以接收外界的红外辐射，并将其转换为电信号，再进行分析计算，最终给出温度值。因此评价红外探测器的好坏，就是评判其将光转换为电信号的能力。在讲红外探测器的评价之前，我们插一句，火车站，机场中带成像系统的测温仪，采用的是更高端的焦平面阵列红外探测器（FPA技术）。[5] 设置在火车站的带成像系统的测温仪（图片摘自包头新闻网）这类成像测温仪就如同照相机或摄像仪，内部感光平面内，分布了很多像素点，焦平面上每一个像素点就是一个红外探测器，这种技术具有二维空间分辨的能力，具备红外成像功能，可以将发高烧的人从人群中辨别出来。如何评价红外探测器，确保其准确性？一般来说，无论是采用单点红外检测器的耳温枪还是FPA焦平面检测器的红外成像测温仪都不需要极快的反应时间或极高的空间分辨率，甚至无需光谱分辨率。所以这类红外检测器的精确度通常是采用激光功率计或热敏电阻等方法来评定的。但是，类似原理的红外探测器还有很多其他的应用领域，尤其是需要FPA焦平面检测器的红外成像仪已经被广泛的应用于军需夜视或热追踪系统、高速热成像、质检或产品研发（针对散热或热工特性）、医疗热成像及红外显微镜等诸多方面。这些应用领域对红外检测器件本身以及对由这些器件组成的测量仪器的性能都有更严苛的要求，比如，需要微秒甚至纳秒级的超短反应时间，需要光谱信息用于化学成像，需要较高的空间分辨率以表征微小物品，需要较高的光谱分辨率，最佳的灵敏度和信噪比，甚至对FPA检测器中每个像素点的均匀一致性都有要求。为了研制和开发这些高端的红外检测器件，科学家们需要用到一种重要的表征方法---傅立叶红外光谱法。实现该法的核心设备就是在科学研究、监测分析领域常见的傅立叶红外光谱仪（简称FTIR红外光谱仪）。FTIR红外光谱仪——表征红外探测器FTIR红外光谱仪是专门应用于红外光谱研究相关的科学仪器，配有标准的红外光源，所发射的红外光经过干涉仪后，经过照射样品，最终到达红外探测器，解析探测器的电信号，并进行FT转换计算，即可得到包含能量强度和波谱分布的红外谱图。科学家们就是把这种检测技术应用到了评价红外探测器材料好坏的研究中，在对光敏度、稳定性等等复杂的研究分析之后，才研发出适合于各种不同应用领域的红外探测器材料，进而工厂将其研究的材料转化为探测器并且大量生产而成为真正实用的商品（包括红外测温仪及其他更为复杂的尖端仪器），发挥了科学家研究的作用。换言之，红外光谱仪对于探测器的表征研究，就好比是一把精准的卡尺，用它来检验每一根直尺的长度是否达到科学家们想要实现的标准。傅立叶变换红外光谱仪以上就是测温仪背后故事的小科普，相信大家对于最近很亮眼的测温仪会有更进一步的了解，对红外探测器精确度的控制以及红外探测器的诸多应用领域也有了更深层次的认知。通过科学家们的努力，和我们生活息息相关的大型红外成像测温仪的准确度、检测能力、检测距离、检出速度和检测区域内的均匀性（即精准度）都会越来越好。所谓工欲善其事必先利其器，实际上并不是所有的红外光谱仪都能做红外探测器的研究与表征，能作为标尺的设备，当然只有技术过硬，具备特殊技能红外光谱仪才能实现！如果您对检测器表征科研课题感兴趣，可以阅读布鲁克的相关应用信息。如果您对红外整体技术感兴趣，长按下方二维码填写产品需求信息表，与我们取得联系。疫情期间，大家做好防护，注意安全。一起为祖国加油！为武汉加油！点击下载布鲁克应用手册——红外检测器表征如果您对我们的红外技术感兴趣，欢迎与我们取得联系，请拨打400热线电话400-777-2600。