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    施克SICK施克传感器分类与应用指南：从温度到气体的全面解读

    更新时间： 2025-04-18　　点击次数： 415次

    施克SICK施克传感器分类与应用指南：从温度到气体的全面解读

    施克SICK施克传感器这一装置的核心组成部分包括敏感元器件和转换器件。在某些情况下，如半导体敏感元器件，它们能够直接产生电信号，从而构成了传感器的全部。敏感元器件的种类繁多，它们感知外界信息的方式各异，大致可分为三类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应；化学类，基于化学反应；以及生物类，依赖于酶、抗体和激素等分子的识别功能。根据这些基本感知功能，传感器通常被划分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等类别。

    一、施克SICK施克传感器及热敏元件

    施克SICK施克传感器的主要构成部分是热敏元件。市场上热敏元件的种类繁多，包括双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶以及半导体热敏电阻等。其中，半导体热敏电阻作为探测元件在温度传感器中的应用尤为广泛。这得益于其在允许的工作条件范围内，具备体积小巧、灵敏度高以及精度优良的特性，同时兼具制造简便和成本低廉的优点。

    1、半导体热敏电阻的工作原理

    施克SICK施克传感器根据其温度特性可分为正温度系数和负温度系数两类。正温度系数热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基础材料，通过掺入稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等，经过高温陶瓷工艺烧结而成。纯钛酸钡原本是绝缘材料，但经过半导体化处理后，其晶粒间的界面成为位垒，对导电电子产生阻碍。在低温时，内电场作用下导电电子能轻易越过位垒，电阻值较低；而当温度升至居里点（即临界温度，约为120℃）时，内电场被破坏，导电电子无法越过位垒，导致电阻值急剧上升。这种元件在未达居里点前，电阻随温度变化缓慢，具有恒温、调温和自动控温功能，非常适合用于电动机等电器装置的过热探测。

    另一方面，负温度系数热敏电阻则以氧化锰、氧化钴等金属氧化物为主要原料，通过陶瓷工艺制造。这些金属氧化物材料具有半导体性质，与锗、硅晶体材料相似。在低温时，由于体内载流子数目较少，电阻值较高；而随着温度升高，载流子数目增加，电阻值相应降低。

    负温度系数热敏电阻有多种类型，根据其使用范围可分为低温（-60300℃）、中温（300600℃）和高温（>600℃）三种。这些热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应迅速、寿命长以及价格实惠等优点，因此广泛应用于各种需要定点测温的温度自动控制电路中，例如冰箱、空调以及温室等的温控系统。通过与简单的放大电路相结合，热敏电阻能够检测出千分之一度的温度变化，从而与电子仪表一起组成高精度的测温计。此外，普通用途的热敏电阻工作温度范围为-55℃至+315℃，而特殊低温热敏电阻的工作温度则可低至-55℃以下，甚至达到-273℃。

    2、热敏电阻的型号

    第一部分为主称，以字母'M'表示敏感元件。

    第二部分为类别，通过字母‘Z’来区分正温度系数热敏电阻器，或用字母‘F’来标识负温度系数热敏电阻器。

    第三部分则用于表示用途或特征，由一位数字（0-9）表示。例如，数字‘1’代表普通用途，‘2’表示稳压用途（专指负温度系数热敏电阻器），而‘3’则用于表示微波测量用途（同样为负温度系数热敏电阻器）。此外，还有‘4’旁热式、‘5’测温用途、‘6’控温用途、‘7’消磁用途（正温度系数热敏电阻器）、‘8’线性型（负温度系数热敏电阻器）、‘9’恒温型（正温度系数热敏电阻器），以及‘0’特殊型（负温度系数热敏电阻器）。

    第四部分为序号，同样由数字表示，用以区分规格和性能。在某些情况下，厂家可能会在序号后附加‘派生序号’，以进一步区分本系列产品的特殊特性，该派生序号由字母、数字和'-'号组合而成。例如，M Z 1 1序号代表的是一款普通用途的正温度系数热敏电阻器敏感元件。

    3、施克SICK施克传感器的主要参数

    施克SICK施克传感器在各种工作条件下，必须严格遵守其出厂参数的限制。这种器件涉及多项关键参数，包括标称电阻值、使用环境温度范围（最高工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（最大工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数以及时间常数等。其中，标称电阻值是指在25℃且无功率施加时的电阻值，由于实际生产中总存在一定误差，因此该值应在±10%的范围内。普通热敏电阻的工作温度范围相当广泛，可灵活选择，从-55℃到+315℃不等。但需特别留意的是，不同型号的热敏电阻其最高工作温度差异显著，例如，MF11片状负温度系数热敏电阻器的最高工作温度为+125℃，而MF53-1型号则仅为+70℃。在进行学生实验时，这一点尤为重要（通常不建议超过50℃）。

    4、实验用热敏电阻的选择

    在实验中，施克SICK施克传感器随温度变化时，其电阻值连续下降的现象比正温度系数热敏电阻器更为明显，因此更易于观察。若选择正温度系数热敏电阻器进行实验，则需确保实验温度接近该元件的居里点温度。

    以MF11普通负温度系数热敏电阻器为例，其关键参数包括：标称阻值在1015kΩ之间，片状外形，额定功率为0.25W，材料常数B范围在19803630k，温度系数为-（2.23~4.09）×10^-2/℃，耗散系数≥5mW/℃，时间常数≤30s，以及最高工作温度为125℃。在粗测热敏电阻的值时，我们建议选用量程适中且通过热敏电阻的测量电流较小的万用表。若热敏电阻阻值约为10kΩ，可以选择MF10型万用表，并将其挡位开关拨至欧姆挡R×100。然后，用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻的两引脚。在环境温度明显低于体温时，读取初始阻值。接着，用手捏住热敏电阻，观察万用表指针的阻值变化。松开手后，阻值应逐渐加大并复原。这样的热敏电阻可适用于最高工作温度约100℃的环境。


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