温度計センサーの種類と測温原理

工業用の温度計には、必ず温度を計測するセンサーが取り付いています。

センサーは接触式では熱電対と測温抵抗体が使われ、非接触式では放射測温計が使用されます。測温は金属・電気・光の特性を利用します。熱電対は、異なる2種類の金属でできた閉じた回路を作ったときに起こる特性を利用していて、2つの接点間に異なる温度を与えたときに起きる電流を検知しています。このとき起きる電流はゼーベック効果といわれているもので、2点間に直流電圧計を接続し熱起電力を測定することで温度を測定します。このときの2種類の金属を合わせたものを熱電対と言います。

測温抵抗体は金属の抵抗値の変化を利用します。金属は温度の変化によって電気抵抗値が変化し、温度と抵抗値は一定の関係があり、したがって抵抗を測ることによって温度を知ることができます。この原理を利用した素子を測温抵抗体と呼び、素材には白金が使われることが一般的です。これら2種のセンサーは、対象物に接触させて測定する接触式温度計の構成品になりますが、接触させないものもあります。それが放射温度計で、温度が高くなると放射エネルギーが強くなる特徴を利用したものです。

エネルギーの強さを計測することで温度を求めるものがエネルギー強度型、温度が高くなると波長分布が短波長側にズレが生じる特性を利用したものが波長分布型です。放射温度計は3つの検知系で構成され、光を検知する集光系、検知した光を電気信号に変換する光電変換系、変換された電気信号を温度に対応した信号として出力する電気系になります。放射温度計は非接触式ですから衛生を求められる食品工場などで使用されることが多く、高速での測温が可能ですから、スピードのある対象物の測定に便利です。