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專注航空、新能源汽車等新興行業(yè)溫度傳感器的研發(fā)及制造
溫度傳感器故障
溫度傳感器分為兩大類：熱電偶 (TC) 和電阻溫度檢測器 (RTD)。
討論選擇過程的資源有很多，因此在本次討論中，我們將集中討論這些資源在操作中的表現(xiàn)，以及每個(gè)資源可能出現(xiàn)的問題。
傳感器元件通常封裝在不銹鋼護(hù)套中，然后將其插入熱電偶套管中。
一些傳感器和熱電偶套管組合作為匹配組配對(duì)，旨在精確配合以實(shí)現(xiàn)最佳傳熱和高精度。
其他方法使用分片組件，由安裝人員將它們緊密匹配。
一些用戶更喜歡將每個(gè) TC 或 RTD 直接連接到主機(jī)系統(tǒng)輸入，但這會(huì)使安裝復(fù)雜化并會(huì)影響性能。
例如：
●從傳感器到輸入卡的熱電偶電纜必須與傳感器匹配。如果需要安裝不同類型的傳感器，則必須更改布線。
●同樣，輸入卡必須與傳感器匹配，盡管有些輸入卡允許多個(gè)選項(xiàng)。
●來自 TC溫度傳感器 或 RTD溫度傳感器的微弱信號(hào)無法遠(yuǎn)距離發(fā)送，并且會(huì)受到電氣干擾引起的問題。
在傳感器附近添加一個(gè)溫度變送器可以消除所有這些問題：
●帶有 HART 或數(shù)字協(xié)議（如基金會(huì)現(xiàn)場總線）的 4–20 mA 提供了更強(qiáng)大的信號(hào)，可以發(fā)送更遠(yuǎn)的距離。
●不需要特殊的布線，也不需要特殊的輸入卡。
●大多數(shù)變送器與各種 RTD溫度傳感器和熱電偶類型配合使用，以便在需要時(shí)輕松更換傳感器。
●多路傳輸器可以捕獲多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并通過一根電纜將其發(fā)回。
●智能變送器可以收集和發(fā)送診斷、校準(zhǔn)和其他數(shù)據(jù)。
●無線HART 變送器也是一種選擇，無需接線和控制系統(tǒng)輸入（可能供不應(yīng)求）。這些智能變送器具有內(nèi)置電源模塊，無需任何維護(hù)即可運(yùn)行多年。
雖然這些功能都很有用，但許多應(yīng)用中最重要的進(jìn)步是變送器的智能：將傳感器和變送器組合變成能夠向主機(jī)系統(tǒng)發(fā)送診斷信息的智能儀器的能力。
當(dāng)溫度傳感器出現(xiàn)機(jī)械老化或接線和端接問題時(shí)，它們會(huì)顯示出明顯的跡象。
這些可以被發(fā)射器發(fā)現(xiàn)并用于在初期問題升級(jí)為故障之前引起人們的注意。
許多溫度測量應(yīng)用都受到電噪聲、尖峰信號(hào)和信號(hào)丟失的影響。
噪聲可能來自電磁干擾，通常由無線電、電機(jī)和閃電引起。
其他問題可能由接線問題、機(jī)械沖擊或振動(dòng)引起。這些可以被復(fù)雜的發(fā)射器檢測、診斷甚至糾正。
即使傳感器和變送器之間的緊密耦合，噪聲或壓差仍然可能是個(gè)問題，因此大多數(shù)用戶應(yīng)用阻尼來抑制影響。
雖然阻尼可以提高穩(wěn)定性，但它會(huì)在過程溫度快速變化時(shí)增加響應(yīng)時(shí)間。
更好的方法是使用變送器內(nèi)置的信號(hào)驗(yàn)證功能，作為其信號(hào)處理和診斷功能的一部分。
熱套管內(nèi)溫度傳感器的熱慣性使得在半秒內(nèi)測量極快的溫度變化（即 200 °C 至 400 °C），這在物理上是不可能的。
即使發(fā)射器看到連續(xù)讀數(shù)之間的這種瞬時(shí)變化，它也可以合理地假設(shè)變化是尖峰（如果變化為負(fù)，則為下降），并簡單地重復(fù)最后一次良好的測量。
這種方法提供了穩(wěn)定性，沒有阻尼或緩慢的響應(yīng)，防止整個(gè)系統(tǒng)被不必要地破壞，但它不應(yīng)該應(yīng)用于測量可以合法地看到快速全量程偏移的地方。
盡管極端機(jī)械沖擊事件可能會(huì)損壞傳感器，但大多數(shù)故障是由持續(xù)振動(dòng)、端子松動(dòng)、連接腐蝕或化學(xué)侵蝕引起的。
這些會(huì)削弱傳感器和接線，導(dǎo)致尖峰和下降的數(shù)量隨著時(shí)間的推移而增加。這些也會(huì)導(dǎo)致傳感器漂移，隨著時(shí)間的推移降低精度。
發(fā)射器可以檢測和趨勢這一數(shù)量不斷增加的問題，以預(yù)測即將發(fā)生的故障，及早提醒維護(hù)人員以防止總信號(hào)丟失。
信號(hào)驗(yàn)證深入挖掘傳感器本身的狀況，這可以提高溫度測量的安全性和可靠性。
當(dāng)涉及快速響應(yīng)時(shí)間或高溫 (>600 °C) 并且不需要高精度時(shí)，TC 通常比 RTD 更受歡迎。
TC溫度傳感器在物理上通常比RTD溫度傳感器更堅(jiān)固，但它們可能會(huì)以不易察覺的方式出現(xiàn)故障。
不同導(dǎo)線連接的尖端處的結(jié)點(diǎn)是溫度測量點(diǎn)，但是如果物理沖擊或振動(dòng)破壞絕緣并且兩根導(dǎo)線在其他地方形成接觸，這個(gè)新的接觸點(diǎn)將成為溫度測量點(diǎn)，無論它可能在哪里是。
由于這個(gè)新結(jié)總是遠(yuǎn)離熱過程，在大多數(shù)碳?xì)浠衔飸?yīng)用中，受損的TC讀數(shù)會(huì)很低，但在低溫應(yīng)用中則相反。
大多數(shù)過程在運(yùn)行過熱時(shí)都是危險(xiǎn)的，因此低讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)代智能溫度變送器可配置為接受 RTD溫度傳感器 或 TC溫度傳感器 輸入。當(dāng)配置為 TC 時(shí)，變送器使用其電壓電路來確定溫度。
但變送器也可以使用其電阻測量電路（可與 RTD 一起使用）來監(jiān)測 TC 的電阻。
雖然 TC 的電阻不能用于確定溫度，但它確實(shí)有助于檢測和預(yù)測故障。
TC 電路電阻的變化可以暗示幾件事。如果電阻變?yōu)闊o窮大，則電路是開路的。如果電阻從其正常水平下降，則可能存在短路。如果電阻增加，電線或終端可能會(huì)腐蝕。
這些變化可能是即時(shí)的，但更多時(shí)候是漸進(jìn)的，因此測量和趨勢電阻變化并分析結(jié)果可用于預(yù)測故障并提高可靠性。
當(dāng)溫度測量對(duì)過程特別重要時(shí)，可以選擇冗余傳感器。
溫度傳感器相對(duì)便宜，一些變送器能夠接受和處理來自多個(gè)傳感器的信號(hào)。如果來自兩個(gè)傳感器的測量值相差一個(gè)編程到變送器中的量，它可以提醒操作員注意問題。
同樣，如果一個(gè)傳感器出現(xiàn)故障，自動(dòng)備用切換允許變送器立即從主傳感器切換到備用傳感器，從而減少丟失溫度讀數(shù)的機(jī)會(huì)。此熱功能可與雙元件傳感器或兩個(gè)獨(dú)立傳感器一起使用。
