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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:50
發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器電壓為48屬于正常,超過(guò)屬于過(guò)熱。
傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
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傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
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溫度傳感器
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本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
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。
溫度傳感器(temperature transducer)是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分,品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
中文名
溫度傳感器
外文名
temperature transducer
開始時(shí)間
17世紀(jì)初
主要類型
熱電偶、熱敏電阻等
目錄
1
主要分類
?
接觸式
?
非接觸式
2
工作原理
?
電阻傳感
?
熱電偶傳感
3
挑選方法
4
選用注意
5
檢定裝置
6
安裝使用
7
發(fā)展?fàn)顩r
8
主要用途
9
應(yīng)用領(lǐng)域
溫度傳感器主要分類
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語(yǔ)音
溫度傳感器接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸,又稱溫度計(jì)。
溫度計(jì)通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡,從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。一般測(cè)量精度較高。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi),溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究,測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展,如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件,可用于測(cè)量1.6~300K范圍內(nèi)的溫度。
溫度傳感器非接觸式
它的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸,又稱非接觸式測(cè)溫儀表。這種儀表可用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對(duì)象的表面溫度,也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。
最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律,稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法(見光學(xué)高溫計(jì))、輻射法(見輻射高溫計(jì))和比色法(見比色溫度計(jì))。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體(吸收全部輻射并不反射光的物體)所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度,則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng),而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān),因此很難精確測(cè)量。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來(lái)測(cè)量或控制某些物體的表面溫度,如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下,物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制,可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過(guò)儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正,最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測(cè)表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射,從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率,ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實(shí)溫度的輻射測(cè)量,則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過(guò)計(jì)算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動(dòng)測(cè)量和控制中就可以用此值對(duì)所測(cè)腔底溫度(即介質(zhì)溫度)進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實(shí)溫度。
非接觸測(cè)溫優(yōu)點(diǎn):測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,因而對(duì)最高可測(cè)溫度原則上沒(méi)有限制。對(duì)于1800℃以上的高溫,主要采用非接觸測(cè)溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,輻射測(cè)溫 逐漸由可見光向紅外線擴(kuò)展,700℃以下直至常溫都已采用,且分辨率很高。
溫度傳感器工作原理
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語(yǔ)音
金屬膨脹原理設(shè)計(jì)的傳感器金屬在環(huán)境溫度變化后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的延伸,因此傳感器可以以不同方式對(duì)這種反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。雙金屬片式傳感器
溫度傳感器
雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成,隨著溫度變化,材料A比另外一種金屬膨脹程度要高,引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào)。雙金屬桿和金屬管傳感器隨著溫度升高,金屬管(材料A)長(zhǎng)度增加,而不膨脹鋼桿(金屬B)的長(zhǎng)度并不增加,這樣由于位置的改變,金屬管的線性膨脹就可以進(jìn)行傳遞。反過(guò)來(lái),這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào)。液體和氣體的變形曲線設(shè)計(jì)的傳感器在溫度變化時(shí),液體和氣體同樣會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化。多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化,這樣產(chǎn)生位置的變化輸出(電位計(jì)、感應(yīng)偏差、擋流板等等)。
溫度傳感器電阻傳感
金屬隨著溫度變化,其電阻值也發(fā)生變化。對(duì)于不同金屬來(lái)說(shuō),溫度每變化一度,電阻值變化是不同的,而電阻值又可以直接作為輸出信號(hào)。電阻共有兩種變化類型正溫度系數(shù)溫度升高=阻值增加溫度降低=阻值減少負(fù)溫度系數(shù)溫度升高=阻值減少
熱電阻
溫度降低=阻值增加
溫度傳感器熱電偶傳感
熱電偶由兩個(gè)不同材料的金屬線組成,在末端焊接在一起。再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度,就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,所以稱之為熱電偶。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化1℃時(shí),輸出電位差的變化量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言,這個(gè)數(shù)值大約在5~40微伏/℃之間。
[1]
熱電偶
由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無(wú)關(guān),用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性,這種細(xì)微的測(cè)溫元件有極高的響應(yīng)速度,可以測(cè)量快速變化的過(guò)程。
溫度傳感器挑選方法
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語(yǔ)音
如果要進(jìn)行可靠的溫度測(cè)量,首先就需要選擇正確的溫度儀表,也就是溫度傳感器。其中熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻(RTD)和溫度IC都是測(cè)試中最常用的溫度傳感器。以下是對(duì)熱電偶和熱敏電阻兩種溫度儀表的特點(diǎn)介紹。1、熱電偶
熱電偶是溫度測(cè)量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境,而且結(jié)實(shí)、價(jià)低,無(wú)需供電,也是最便宜的。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成,當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí),熱電偶電路中就有電勢(shì)差??捎脺y(cè)量的電勢(shì)差來(lái)計(jì)算溫度。不過(guò),電壓和溫度間是非線性關(guān)系,溫度由于電壓和溫度是非線性關(guān)系,因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測(cè)量,并利用測(cè)試設(shè)備軟件或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換,以最終獲得熱偶溫度(Tx)。AgilentA和A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測(cè)量了運(yùn)算能力。簡(jiǎn)而言之,熱電偶是最簡(jiǎn)單和最通用的溫度傳感器,但熱電偶并不適合高精度的的測(cè)量和應(yīng)用。2、熱敏電阻
溫度傳感器(圖6)
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料, 大多為負(fù)溫度系數(shù),即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變,因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差,并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小,對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源,小尺寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感。熱敏電阻在兩條線上測(cè)量的是絕對(duì)溫度, 有較好的精度,但它比熱偶貴, 可測(cè)溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為5kΩ,每1℃的溫度改變?cè)斐?00Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的 0.05℃誤差。它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測(cè)量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對(duì)于有空間要求的應(yīng)用是有利的,但必須注意防止自熱誤差。熱敏電阻還有其自身的測(cè)量技巧。熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn),它能很快穩(wěn)定,不會(huì)造成熱負(fù)載。不過(guò)也因此很不結(jié)實(shí),大電流會(huì)造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件,任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中,將導(dǎo)致永久性的損壞。通過(guò)對(duì)兩種溫度儀表的介紹,希望對(duì)大家工作學(xué)習(xí)有所幫助。
溫度傳感器選用注意
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語(yǔ)音
溫度傳感器(圖7)
1、被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制,是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送;2、測(cè)溫范圍的大小和精度要求;3、測(cè)溫元件大小是否適當(dāng);4、在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合,測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求;5、被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害;6、價(jià)格如保,使用是否方便。
溫度傳感器檢定裝置
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語(yǔ)音
溫度傳感器檢定規(guī)程:
溫度傳感器(圖8)
1、《JJG229-2010工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》2、《JJG833-2007標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠10-鉑熱電偶檢定規(guī)程》3、《JJG141-2000工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》4、《JJG351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》5、《JJG368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程》溫度傳感器檢定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)及指標(biāo):1、測(cè)量準(zhǔn)確度:0.01級(jí);分辨率0.1uV和0.1mΩ;2、掃描開關(guān)寄生電勢(shì):≤0.4μV;
溫度傳感器(圖9)
3、溫度范圍: 水槽:(室溫+5~95)℃ 油槽:(95 ~ 300)℃ 低溫恒溫槽:(-80 ~ 100)℃ 高溫爐:(300~1200)℃;4、控溫穩(wěn)定度:優(yōu)于0.01℃/10min(油槽、水槽、低溫恒溫槽);0.2℃/min(管式檢定爐);5、總不確定度:熱電偶檢定,測(cè)量不確定度優(yōu)于0.7℃,重復(fù)性誤差<0.25℃;熱電阻檢定測(cè)量不確定度優(yōu)于50mk,重復(fù)性誤差<10mk;6、檢定數(shù)量:一次可同時(shí)檢熱電偶(1-8)支,一次可同時(shí)檢同線制熱電阻(1-7)支;7、工作電源:AC220V±10%,50Hz,并有良好保護(hù)接地;8、高溫爐功率:約2KW;9、恒溫槽功率:約2KW;10、微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)功率:<500。溫度傳感器檢定裝置功能和特點(diǎn):1、檢定K、E、J、N、B、S、R、T等多種型號(hào)的工作用熱電偶;
溫度傳感器(圖10)
2、檢定Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等各種工作用熱電阻,玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì);3、多路低電勢(shì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān),寄生電勢(shì)≤0.4μV;4、控制1-4臺(tái)高溫爐;5、溫場(chǎng)測(cè)試:可進(jìn)行檢定爐、油槽、水槽、低溫恒溫槽的溫場(chǎng)測(cè)試;6、線制轉(zhuǎn)換:可進(jìn)行二線制、三線制、四線制電阻檢定;7、軟件具有比對(duì)實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)、溫場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)功能;8、在Windows2000/XP以上平臺(tái),全中文界面,標(biāo)準(zhǔn)Windows操作系統(tǒng),方便快捷??蓪?shí)現(xiàn):1)設(shè)備自檢、查線;2)屏幕顯示并保存控溫曲線≤0.4μV;3)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集;4)自動(dòng)生成符合要求的檢定記錄;5)自動(dòng)保存檢定結(jié)果,且不可人工更改;6)查詢各種熱電偶、熱電阻分度表及其它幫助;7)熱電偶、熱電阻所有歷史檢定數(shù)據(jù)、控溫曲線查詢 統(tǒng)計(jì)及計(jì)量的智能化管理功能。
溫度傳感器安裝使用
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溫度傳感器在安裝和使用時(shí),應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)方可保證最佳測(cè)量效果:1、安裝不當(dāng)引入的誤差
溫度傳感器(圖11)
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等,換句話說(shuō),熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方,插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8~10倍;熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入,因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對(duì)流而影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性;熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)100℃;熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng),所以不應(yīng)把熱電偶和動(dòng)力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差;熱電偶不能安裝在被測(cè)介質(zhì)很少流動(dòng)的區(qū)域內(nèi),當(dāng)用熱電偶測(cè)量管內(nèi)氣體溫度時(shí),必須使熱電偶逆著流速方向安裝,而且充分與氣體接觸。2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了,保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良,在高溫下更為嚴(yán)重,這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)的損耗而且還會(huì)引入干擾,由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百度。3、熱惰性引入的誤差
溫度傳感器(圖12)
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測(cè)溫度的變化,在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測(cè)溫環(huán)境許可時(shí),甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測(cè)量滯后,用熱電偶檢測(cè)出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測(cè)量滯后越大,熱電偶波動(dòng)的振幅就越小,與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測(cè)溫或控溫時(shí),儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小,但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準(zhǔn)確的測(cè)量溫度,應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比,與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比,如要減小時(shí)間常數(shù),除增加傳熱系數(shù)以外,最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中,通常采用導(dǎo)熱性能好的材料,管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在較精密的溫度測(cè)量中,使用無(wú)保護(hù)套管的裸絲熱電偶,但熱電偶容易損壞,應(yīng)及時(shí)校正及更換。4、熱阻誤差高溫時(shí),如保護(hù)管上有一層煤灰,塵埃附在上面,則熱阻增加,阻礙熱的傳導(dǎo),這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度的真值低。因此,應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔,以減小誤差。
溫度傳感器發(fā)展?fàn)顩r
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溫度傳感器(圖13)
近年來(lái),我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程和電子信息產(chǎn)業(yè)連續(xù)的高速增長(zhǎng),帶動(dòng)了傳感器市場(chǎng)的快速上升。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類,占整個(gè)傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性,將非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,從而可以進(jìn)行溫度精確測(cè)量與自動(dòng)控制的半導(dǎo)體器件。溫度傳感器用途十分廣闊,可用作溫度測(cè)量與控制、溫度補(bǔ)償、流速、流量和風(fēng)速測(cè)定、液位指示、溫度測(cè)量、紫外光和紅外光測(cè)量、微波功率測(cè)量等而被廣泛的應(yīng)用于彩電、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、廚房設(shè)備、空調(diào)、汽車等領(lǐng)域。近年來(lái)汽車電子、消費(fèi)電子行業(yè)的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了我國(guó)溫度傳感器需求的快速增長(zhǎng)。
溫度傳感器主要用途
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語(yǔ)音
溫度是表征物體冷熱程度的物理量,是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)很重要而普遍的測(cè)量參數(shù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測(cè)量的普遍性,溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位,約占50%。溫度傳感器是通過(guò)物體隨溫度變化而改變某種特性來(lái)間接測(cè)量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化,所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有:膨脹、電阻、電容、而電動(dòng)勢(shì)、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,新型溫度傳感器還會(huì)不斷涌現(xiàn)。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測(cè)量的范圍極寬,從零下幾百度到零上幾千度,而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用。溫度傳感器與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式分為兩大類:接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測(cè)介質(zhì)保持熱接觸,使兩者進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無(wú)需與被測(cè)介質(zhì)接觸,而是通過(guò)被測(cè)介質(zhì)的熱輻射或?qū)α鱾鞯綔囟葌鞲衅鳎赃_(dá)到測(cè)溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測(cè)溫傳感器。這種測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)是可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物質(zhì)的溫度(如慢速行使的火車的軸承溫度,旋轉(zhuǎn)著的水泥窯的溫度)及熱容量小的物體(如集成電路中的溫度分布)。
溫度傳感器應(yīng)用領(lǐng)域
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溫度傳感器
[2]
是最早開發(fā),應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過(guò)了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,本世紀(jì)相繼 開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,如在某點(diǎn)互相連接在一起,對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱,在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位測(cè)量點(diǎn)的溫度有關(guān),和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn),如果精確測(cè)量這個(gè)電位差,再測(cè)出不 加熱部位的環(huán)境溫度,就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度 也各不相同。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷,它靈敏度比較低,容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響,也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,因此不適合測(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無(wú)關(guān)
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冷卻液溫度傳感器的作用及故障現(xiàn)象 ONE
作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的重要組成部分,傳感器是為發(fā)動(dòng)機(jī)模塊ECM提供各種重要信息的信號(hào)輸入端,如果傳感器出現(xiàn)異?;蚴У裙收?,ECM將無(wú)法接收或接收到錯(cuò)誤的信息而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制造成嚴(yán)重后果。因此,對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器進(jìn)行正確的故障診斷意義重大。下面我們會(huì)重點(diǎn)介紹電控汽油發(fā)動(dòng)...
2020-06-131
麥科信Micsig
深圳麥科信儀器官方帳號(hào)
汽車?yán)鋮s液溫度傳感器信號(hào)汽修示波器測(cè)量
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器又稱為水溫傳感器,其傳感器器件一般是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋的水套或者節(jié)溫器內(nèi)并伸入水套中。冷卻液溫度傳感器其作用是用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度,發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制元件ECU根據(jù)該信號(hào)對(duì)噴射時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)刻、怠速轉(zhuǎn)速等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié),同時(shí)也會(huì)作為其他控制系統(tǒng)如控...
2021-01-111
創(chuàng)作者3957
深圳唯修匯科技有限公司
空調(diào)溫度傳感器可以隨便替換?聽聽專家怎么說(shuō)
無(wú)論是家用空調(diào)還是中央空調(diào),空調(diào)溫度傳感器都是非常關(guān)鍵的部件,空調(diào)機(jī)組的很多軟性故障,都是由溫度傳感器導(dǎo)致。了解空調(diào)溫度傳感器對(duì)空調(diào)維修非常重要,空調(diào)溫度傳感器的關(guān)鍵問(wèn)題解釋如下:空調(diào)溫度傳感器實(shí)際是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,溫度高阻值小,溫度低阻值高。不同品牌的空調(diào)采用的溫度傳...
2018-08-220
科技知訊匯
記錄互聯(lián)網(wǎng)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴
關(guān)于溫度傳感器,你知道哪些屬于溫度傳感器嗎?
溫度傳感器對(duì)于環(huán)境溫度的測(cè)量非常準(zhǔn)確,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、車間、庫(kù)房等場(chǎng)所。對(duì)于溫度傳感器的種類非常多,不同的感溫元件不同的型號(hào),可以從廠家產(chǎn)品手冊(cè)中獲知,下面將溫度傳感器的類型簡(jiǎn)介如下:通過(guò)感溫元件來(lái)分類可以大致分成鉑熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感...
2020-03-130
電子設(shè)計(jì)圈
專注高科技領(lǐng)域傳統(tǒng)PR、Social Media十余年
艾邁斯半導(dǎo)體創(chuàng)新推出全球最高精度的數(shù)字溫度傳感器
· AS6221是一套完整的溫度傳感器系統(tǒng),測(cè)量精度可達(dá)±0.09°C,性能優(yōu)于市場(chǎng)上同類的數(shù)字溫度傳感器芯片· 借助該傳感器,健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的人體/皮膚溫度測(cè)量性能· 采用微型封裝,尺寸僅為1.5mm x 1mm·...
2020-12-030
參考資料
1.
傳感器設(shè)計(jì)原理
.西伯爾[引用日期2013-10-24]
2.
溫度傳感器在傳感器中的應(yīng)用
.溫度傳感器[引用日期2013-06-07]
溫度傳感器被人們稱為溫度探頭或探針等,相對(duì)其它傳感器,它的應(yīng)用范圍更為廣泛,所以它在市場(chǎng)中有著較大的市場(chǎng)份額。大家對(duì)溫度傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域都有所了解嗎,接下來(lái)皮卡中國(guó)小編就來(lái)具體介紹一下。
溫度傳感器定義
溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分,品種繁多。溫度傳感器對(duì)于環(huán)境溫度的測(cè)量非常準(zhǔn)確,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、車間、庫(kù)房等領(lǐng)域。原文地址:
溫度傳感器發(fā)展歷史
公元1600年,伽利略研制出氣體溫度計(jì)。一百年后,研制成究竟溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要,相繼研制出金屬絲電阻、溫差電動(dòng)勢(shì)元件、雙金屬式溫度傳感器。1950年以后,相繼研發(fā)制成半導(dǎo)體熱敏電阻器。最近,隨著原材料、加工技術(shù)的飛速發(fā)展、又陸續(xù)研制出各種類型的溫度傳感器。
溫度傳感器分類
按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。
1、接觸式
接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸,又稱溫度計(jì)。
溫度計(jì)通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡,從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。
一般測(cè)量精度較高。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi),溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。
2、非接觸式
它的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸,又稱非接觸式測(cè)溫儀表。這種儀表可用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對(duì)象的表面溫度,也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。
最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律,稱為輻射測(cè)溫儀表。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體(吸收全部輻射并不反射光的物體)所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度,則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng),而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān),因此很難精確測(cè)量。
非接觸式溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,因而對(duì)最高可測(cè)溫度原則上沒(méi)有限制。
按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
1、熱電阻
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料, 大多為負(fù)溫度系數(shù),即阻值隨溫度增加而降低。
溫度變化會(huì)造成大的阻值改變,因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差,并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。
熱敏電阻還有其自身的測(cè)量技巧。熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn),它能很快穩(wěn)定,不會(huì)造成熱負(fù)載。不過(guò)也因此很不結(jié)實(shí),大電流會(huì)造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件,任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中,將導(dǎo)致永久性的損壞。
2、熱電偶
熱電偶是溫度測(cè)量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境,而且結(jié)實(shí)、價(jià)低,無(wú)需供電,也是最便宜的。電偶是最簡(jiǎn)單和最通用的溫度傳感器,但熱電偶并不適合高精度的的測(cè)量和應(yīng)用。
按照溫度傳感器輸出信號(hào)的模式,可大致劃分為三大類:數(shù)字式溫度傳感器、邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器。
1、數(shù)字式溫度傳感器
它采用硅工藝生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器,其采用PTAT結(jié)構(gòu),這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有精確的,與溫度相關(guān)的良好輸出特性。
2、邏輯輸出溫度傳感器
在許多應(yīng)用中,我們并不需要嚴(yán)格測(cè)量溫度值,只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍,則發(fā)出報(bào)警信號(hào),啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備,此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器
3、模擬式溫度傳感器
模擬溫度傳感器,如熱電偶、熱敏電阻和RTDS對(duì)溫度的監(jiān)控,在一些溫度范圍內(nèi)線性不好,需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償;熱慣性大,響應(yīng)時(shí)間慢。集成模擬溫度傳感器與之相比,具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上,有實(shí)際尺寸小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD電壓輸出型、AD590電流輸出型。
溫度傳感器工作原理1、熱電偶傳感器哦工作原理
當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路,其兩端相互連接時(shí),只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為TO,稱為自由端或冷端,則回路中就有電流產(chǎn)生,即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個(gè):其一,當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí),此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向),稱為珀?duì)柼?yīng);其二,當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體吸收或放出熱量(取決于電流相對(duì)于溫度梯度的方向),稱為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。
2、電阻傳感器工作原理
導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變,通過(guò)測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度,利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器,這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。純金屬是熱電阻的主要制造材料,熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性:
(1)、電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定,電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。
(2)、電阻率高,熱容量小,反應(yīng)速度快。
(3)、材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好,價(jià)格低。
(4)、在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。
目前,在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅,并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮琛?、紅外溫度傳感器
在自然界中,當(dāng)物體的溫度高于絕對(duì)零度時(shí),由于它內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的存在,就會(huì)不斷地向四周輻射電磁波,其中就包含了波段位于0.75~100μm的紅外線,紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。
4、數(shù)字式溫度傳感器
它采用硅工藝生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器,其采用PTAT結(jié)構(gòu),這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有精確的,與溫度相關(guān)的良好輸出特性。PTAT的輸出通過(guò)占空比比較器調(diào)制成數(shù)字信號(hào),占空比與溫度的關(guān)系如下式:DC=0.32+0.0047*t,t為攝氏度。輸出數(shù)字信號(hào)故與微處理器MCU兼容,通過(guò)處理器的高頻采樣可算出輸出電壓方波信號(hào)的占空比,即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝,分辨率優(yōu)于0.005K。
5、邏輯輸出型溫度傳感器
設(shè)定一個(gè)溫度范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍,則發(fā)出報(bào)警信號(hào),啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備,此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
6、模擬溫度傳感器
常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD電壓輸出型、AD590電流輸出型。
AD590是美國(guó)模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為3~30V,輸出電流223μA(-50℃)~423μA(+150℃),靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時(shí),R兩端的電壓可作為輸出電壓。注意R的阻值不能取得太大,以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源,最高可達(dá)20MΩ,所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。
挑選溫度傳感器注意事項(xiàng)
1、被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害。
2、被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制,是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送。 3800 100
3、在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合,測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求。
4、測(cè)溫范圍的大小和精度要求。
5、測(cè)溫元件大小是否適當(dāng)。
6、價(jià)格如保,使用是否方便。 4800 1500 1000
如何避免誤差
溫度傳感器在安裝和使用時(shí),應(yīng)當(dāng)避免以下誤差的出現(xiàn),保證最佳測(cè)量效果。
1、安裝不當(dāng)引入的誤差
如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等,換句話說(shuō),熱電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方,插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的8~10倍。
2、熱阻誤差
高溫時(shí),如保護(hù)管上有一層煤灰,塵埃附在上面,則熱阻增加,阻礙熱的傳導(dǎo),這時(shí)溫度示值比被測(cè)溫度的真值低。因此,應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔,以減小誤差。
3、絕緣變差而引入的誤差
如熱電偶絕緣了,保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良,在高溫下更為嚴(yán)重,這不僅會(huì)引起熱電勢(shì)的損耗而且還會(huì)引入干擾,由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百度。
4、熱惰性引入的誤差
由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測(cè)溫度的變化,在進(jìn)行快速測(cè)量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測(cè)溫環(huán)境許可時(shí),甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測(cè)量滯后,用熱電偶檢測(cè)出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測(cè)量滯后越大,熱電偶波動(dòng)的振幅就越小,與實(shí)際爐溫的差別也就越大。
結(jié)語(yǔ):關(guān)于溫度傳感器知識(shí)的小編就介紹到這里,希望通過(guò)上述介紹讓大家對(duì)溫度傳感器有了更深刻的認(rèn)識(shí)。在今天的文章中,皮卡中國(guó)小編還將陸續(xù)介紹其它類型的傳感器,敬請(qǐng)關(guān)注。
拓展內(nèi)容:
壓力傳感器
液位傳感器
曲軸位置傳感器
節(jié)氣門位置傳感器
溫度傳感器 temperature transducer,利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為可用輸出信號(hào)。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分,品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類?,F(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小,這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中,也為我們的生活提供了無(wú)數(shù)的便利和功能。溫度傳感器有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和 IC 溫度傳感器。IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。
1.熱電偶的工作原理
當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體 A 和 B 組成一個(gè)回路,其兩端相互連接時(shí),只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同,一端溫度為 T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為 TO,稱為 自由端(也稱參考端)或冷端,則回路中就有電流產(chǎn)生,如圖 2-1(a)所示,即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為塞 貝克效應(yīng)。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個(gè):其一,當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連 接處時(shí),此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向),稱為珀?duì)柼?yīng);其二, 當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體吸收或放出熱量(取決于電流相對(duì)于 溫度梯度的方向),稱為湯姆遜效應(yīng)。
兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢(shì) EAB(T,T0)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)合成的。接觸電勢(shì)是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢(shì),此電勢(shì)與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì) 及在接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生 的電勢(shì),此電勢(shì)只與導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān),而與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面大小、沿其長(zhǎng)度方向的溫度分布無(wú)關(guān)。無(wú)論接觸電勢(shì)或溫差電勢(shì)都是由于集 中于接觸處端點(diǎn)的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢(shì),熱電偶測(cè)量的熱電勢(shì)是二者的合成。當(dāng)回路斷開時(shí),在斷開處 a,b 之間便有一電動(dòng)勢(shì)差△V,其極性和大小與回路中的熱電勢(shì)一致,如圖 2-1(b)所示。并規(guī)定在冷端,當(dāng)電流由 A 流向 B 時(shí),稱 A 為正極,B 為負(fù)極。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)△V 很小時(shí),△V 與△T 成正比關(guān)系。定義△V 對(duì)△T 的微分熱電勢(shì)為熱電勢(shì)率,又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號(hào)和大小取決于組成熱電偶的兩種導(dǎo)體的熱電特性和結(jié)點(diǎn)的溫度差。
目前,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)推薦了 8 種類型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,即為 T 型、E 型、J 型、K 型、N 型、B 型、R 型和 S 型。
2、熱電阻的工作原理
導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變,通過(guò)測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度,利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器,這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。
純金屬是熱電阻的主要制造材料,熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性:①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定,電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。②電阻率高,熱容量小,反應(yīng)速度快。③材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好,價(jià)格低。④在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。目前,在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅,并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮琛?br/>3、紅外溫度傳感器
在自然界中,當(dāng)物體的溫度高于絕對(duì)零度時(shí),由于它內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的存在,就會(huì)不斷地向四周輻射電磁波,其中就包含了波段位于 0.75~100μm 的紅外線,紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。
SMTIR9901/02 是荷蘭 Smartec Company 生產(chǎn)的一款現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣的紅外傳感器,它是基于熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上,底層上的高溫接點(diǎn)和低溫接點(diǎn)通過(guò)一層極薄的薄膜隔離它們的熱量,高溫接點(diǎn)上面的黑色吸收層將入射的放射線轉(zhuǎn)化為熱能,由熱電效應(yīng)可知,輸出電壓與放射線是成比例的, 通常熱電堆是使用 BiSb 和 NiCr 作為熱電偶。此外,
SMT9902sil 內(nèi)部嵌入以 Ni1000 溫度傳感器和一小視角的硅濾片,使得測(cè)量溫度更加的準(zhǔn)確。因?yàn)榧t外輻射特性與溫度相關(guān),可以使用不同的濾鏡來(lái)測(cè)量不同的溫度范圍。成熟的半導(dǎo)體工藝是產(chǎn)品小型化,低成本化。為了滿足某些應(yīng)用,紅外傳感器開口視角可以設(shè)計(jì)成小至 7°。
4、模擬溫度傳感器
常見的模擬溫度傳感器有 LM3911、LM335、LM45、AD 電壓輸出型、AD590 電流輸出型。
AD590 是美國(guó)模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為 3~30V, 輸出電流 223μA(-50℃)~423μA(+150℃),靈敏度為 1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻 R 時(shí),R 兩端的電壓可作為輸出電壓。注意 R 的阻值不能取得太大, 以保證AD590 兩端電壓不低于 3V。AD590 輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到 1km 以上。作為一種高阻電流源,最高可達(dá) 20MΩ,所以它不必考慮選擇開關(guān)或 CMOS 多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。
5、邏輯輸出型溫度傳感器
設(shè)定一個(gè)溫度范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍,則發(fā)出報(bào)警信號(hào),啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備,此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510 是其典型代表。
LM56 是 NS 公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開關(guān),內(nèi)置 1.25V 參考電壓輸出端。最大只能帶 50μA 的負(fù)載。電源電壓從 2.7~10V,工作電流最大 230μA,內(nèi)置傳感器的靈敏度為 6.2mV/℃,傳感器輸出電壓為 6.2mV/℃×T+395mV。
6、數(shù)字式溫度傳感器
它采用硅工藝生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器,其采用 PTAT 結(jié)構(gòu),這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有精確的,與溫度相關(guān)的良好輸出特性。PTAT 的輸出通過(guò)占空比比較器調(diào)制成數(shù)字信號(hào),占空比與溫度的關(guān)系如下式:DC=0.32+0.0047*t,t 為攝氏度。輸出數(shù)字信號(hào)故與微處理器 MCU 兼容,通過(guò)處理器的高頻采樣可算出輸出電壓方波信號(hào)的占空比,即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝,分辨率優(yōu)于 0.005K。測(cè)量溫度范圍-45 到 130℃,故廣泛被用于高精度場(chǎng)合。
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