高温温度传感器(通常指测量范围≥200℃,甚至高达 1000℃以上的传感器)需在极端温度环境下保持稳定、准确的测量性能,其性能要求需兼顾测温精度、长期稳定性、环境适应性、机械强度等核心维度,具体如下:

一、核心测温性能要求
宽量程与高精度
量程适配:需覆盖目标高温区间(如工业窑炉常用 0-1300℃,航空发动机可能达 0-2000℃),且在量程内线性度良好(非线性误差≤±0.5% FS),避免分段测量导致的误差叠加。
精度等级:高温环境下精度要求更高(否则微小误差可能影响工艺安全),例如:
工业级:误差≤±1℃(常温段)、±0.5% FS(高温段,如 1000℃时误差≤±5℃);
计量级 / 科研级:误差≤±0.1% FS(如 1500℃时误差≤±1.5℃),需支持校准溯源(符合 ISO 17025 标准)。
快速响应速度
高温场景中温度变化快(如熔炉升温速率可达 50℃/s),传感器响应时间(从温度阶跃变化到输出稳定的 90% 所需时间)需≤1 秒,避免滞后导致的控制延迟(如热处理工艺超温)。
响应速度与传感器结构相关:裸露式热电阻 / 热电偶响应快(≤0.5 秒),带保护套管的需优化套管厚度(通常≤3mm)和材质导热性。
二、耐温与稳定性要求
长期耐温能力
短期耐温:可承受瞬时超量程高温(如标称 1300℃的传感器,需耐受 1500℃/30 分钟不损坏),适用于突发高温工况(如电弧炉短路)。
长期耐温:在额定高温下连续工作(如 800℃下工作 1000 小时),性能衰减率≤2%(如热电势漂移≤1μV/℃,电阻值漂移≤0.1%/100 小时),避免频繁更换。
抗热冲击性
能承受快速温变(如从室温骤升至 800℃,或从 1000℃骤降至 200℃),热冲击后精度变化≤±1% FS,且传感器结构无开裂(如保护管、引线密封处)。
材质需匹配热膨胀系数(如热电偶保护管选用碳化硅,与内部芯丝膨胀系数接近,避免热应力断裂)。
三、环境适应性要求
抗腐蚀与氧化
高温环境常伴随腐蚀性气体(如窑炉中的硫化物、熔融金属蒸汽)或氧化气氛,传感器需具备耐腐蚀性:
保护套管材质:选用耐高温合金(如 Inconel 600)、陶瓷(氧化铝、氮化硅)或复合涂层(如镀铝、镀铬),避免被腐蚀穿孔;
内部元件:热电偶丝需抗氧化(如铂铑合金),热电阻丝需用封装工艺(如玻璃烧结)隔绝氧气。
抗振动与冲击
工业设备(如汽轮机、内燃机)高温区存在振动(振幅≤1mm,频率 10-2000Hz),传感器需通过振动测试(如 IEC 60068-2-6),振动后零点漂移≤±0.5℃,结构无松动(如接线端子、套管固定处)。
抗冲击性:能承受 100g 加速度的冲击(如金属液飞溅撞击),核心元件(如热电偶焊点、热电阻线圈)无断裂。
绝缘与电气稳定性
高温下绝缘电阻需保持稳定:传感器引线与外壳间绝缘电阻≥100MΩ(1000℃时,施加 500V 直流电压),避免漏电导致测量误差。
抗电磁干扰(EMC):在高温设备的强电磁环境(如高频加热炉)中,输出信号(如 4-20mA)抗干扰能力需符合 EN 61326 标准,噪声叠加≤0.1% FS。
四、机械与结构要求
结构强度与密封性
保护套管需耐压(如工业窑炉内压力达 0.5MPa 时,无泄漏),且机械强度高(抗弯强度≥200MPa),避免被物料撞击或高温变形。
密封性能:高温下引线出口处的密封材料(如高温陶瓷密封胶、金属波纹管)需无老化开裂,防止水汽、灰尘进入传感器内部(导致短路或元件氧化)。
尺寸适配性
传感器长度需适配安装场景:如深孔测温需细长型(长度 1-3m,直径≤10mm),表面测温需小型化(直径≤5mm,长度≤50mm),避免因尺寸过大影响设备运行或测温点接触不良。
五、输出与可靠性要求
信号输出稳定性
模拟输出(如热电偶的 mV 信号、热电阻的 Ω 信号)需稳定,无漂移(如高温下零点漂移≤±0.3℃/24 小时);
数字输出(如 RS485、无线传输)需在高温下通信可靠(误码率≤10⁻⁶),支持远距离传输(有线≥1000m,无线≥50m)。
长期可靠性与寿命
平均无故障时间(MTBF)≥10000 小时(工业级),高温下寿命≥1 年(连续工作),且失效模式可预测(如输出信号逐渐漂移而非突然中断),便于提前更换。