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德國(guó)buehler溫度傳感器的四種類(lèi)型
德國(guó)buehler溫度傳感器的四種類(lèi)型
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溫度傳感器的四種類(lèi)型及原理
溫度傳感器的四種類(lèi)型及原理,，傳感器也慢慢的在發(fā)展與完善，它具有一定的轉(zhuǎn)換能量的作用,，在各行各業(yè)我們其實(shí)都能看到傳感器的身影,，那么下面為大家分享溫度傳感器的四種類(lèi)型及原理。
溫度傳感器的四種類(lèi)型及原理1
1,、接觸式溫度傳感器
接觸式溫度傳感器的檢測(cè)元件與被測(cè)對(duì)象之間可以良好的接觸,。它通過(guò)傳導(dǎo)或者對(duì)流使之達(dá)到熱平衡狀態(tài),從而使溫度計(jì)的顯示數(shù)值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。
2,、非接觸式溫度傳感器
非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸,這種傳感器一般用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體,、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速的對(duì)象的表面溫度,也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布,。
3、熱電阻溫度傳感器
熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值隨其溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的一種傳感器,。對(duì)于不同導(dǎo)體(半導(dǎo)體)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),。
4、熱電偶傳感器
熱電偶是由兩種不同成份的導(dǎo)體接合而成的回路,當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng),這種電動(dòng)勢(shì)叫熱電勢(shì),。其中,直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做測(cè)量端,另一端叫做補(bǔ)償端;
補(bǔ)償端與顯示儀表連接,顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì),。不同材質(zhì)制作出的熱電偶使用于不同的溫度范圍,它們的靈敏度也不相同。制作熱電偶的金屬材料必須具有很好的延展性,所以熱電偶測(cè)溫元件具有極快的響應(yīng)速度,可以測(cè)量溫度快速變化的過(guò)程
溫度傳感器的四種類(lèi)型及原理2
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(chēng)為工作端或熱端，另一端溫度為 TO,，稱(chēng)為 自由端(也稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)為湯姆遜效應(yīng),。
兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱(chēng)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(kāi)時(shí)，在斷開(kāi)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(chēng) 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(chēng)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(lèi)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(xiàn)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)用廣的鉑和銅,，并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮琛?/p>
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(xiàn)，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(xiàn)轉(zhuǎn)化為熱能，由熱電效應(yīng)可知,，輸出電壓與放射線(xiàn)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(mǎn)足某些應(yīng)用,，紅外傳感器開(kāi)口視角可以設(shè)計(jì)成小至 7°。
4,、模擬溫度傳感器
常見(jiàn)的模擬溫度傳感器有 LM3911,、LM335、LM45,、AD22103 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(kāi)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(kāi)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,。