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温度传感器

温度传器定义、原理、类、应用: 问提问者：网友 | 2017-01-15

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利用物质各种物理性质随温度变化规律温度转换电量传器些呈现规律性变化物理性质主要体温度传器温度测量仪表核部品种繁按测量式接触式非接触式两类按照传器材料及电元件特性热电阻热电偶两类接触式温度传器接触式温度传器检测部与测象良接触称温度计温度传器温度计通传导或流达热平衡使温度计示值能直接表示测象温度般测量精度较高定测温范围内温度计测量物体内部温度布于运体、目标或热容量象则产较测量误差用温度计双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻温差电偶等广泛应用于工业、农业、商业等部门使用些温度计随着低温技术防工程、空间技术、冶金、电、食品、医药石油化工等部门广泛应用超导技术研究测量120K温度低温温度计发展低温气体温度计、蒸汽压温度计、声温度计、顺磁盐温度计、量温度计、低温热电阻低温温差电偶等低温温度计要求温元件体积、准确度高、复现性稳定性利用孔高硅氧玻璃渗碳烧结渗碳玻璃热电阻低温温度计种温元件用于测量1.6~300K范围内温度编辑本段非接触式温度传器敏元件与测象互接触称非接触式测温仪表种仪表用测量运物体、目标热容量或温度变化迅速(瞬变)象表面温度用于测量温度场温度布温度传器用非接触式测温仪表基于黑体辐射基本定律称辐射测温仪表辐射测温包括亮度(见光高温计)、辐射(见辐射高温计)比色(见比色温度计)各类辐射测温能测应光度温度、辐射温度或比色温度黑体(吸收全部辐射并反射光物体)所测温度才真实温度欲测定物体真实温度则必须进行材料表面发射率修材料表面发射率仅取决于温度波且与表面状态、涂膜微观组织等关难精确测量自化产往往需要利用辐射测温测量或控制某些物体表面温度冶金钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度各种熔融金属冶炼炉或坩埚温度些具体情况物体表面发射率测量相困难于固体表面温度自测量控制采用附加反射镜使与测表面起组黑体空腔附加辐射影响能提高测表面效辐射效发射系数利用效发射系数通仪表实测温度进行相应修终测表面真实温度典型附加反射镜半球反射镜球附近测表面漫射辐射能受半球镜反射表面形附加辐射提高效发射系数式ε材料表面发射率ρ反射镜反射率至于气体液体介质真实温度辐射测量则用插入耐热材料管至定深度形黑体空腔通计算求与介质达热平衡圆筒空腔效发射系数自测量控制用值所测腔底温度(即介质温度)进行修介质真实温度非接触测温优点:测量限受温元件耐温程度限制高测温度原则没限制于1800℃高温主要采用非接触测温随着红外技术发展辐射测温温度传器逐渐由见光向红外线扩展700℃直至温都已采用且辨率高编辑本段热电偶工作原理两种同导体半导体AB组路其两端相互连接要两结点处温度同端温度T称工作端或热端另端温度TO称自由端(称参考端)或冷端则温度传器路电流产图2-1(a)所示即路存电势称热电势种由于温度同产电势现象称塞贝克效应与塞贝克关效应两:其电流流两同导体连接处处便吸收或放热量(取决于电流向)称珀尔帖效应;其二电流流存温度梯度导体导体吸收或放热量(取决于电流相于温度梯度向)称汤姆逊效应两种同导体或半导体组合称热电偶热电偶热电势EAB(TT0)由接触电势温差电势合接触电势指两种同导体或半导体接触处产电势电势与两种导体或半导体性质及接触点温度关温差电势指同导体或半导体温度同两端产电势电势与导体或半导体性质两端温度关与导体度、截面、沿其度向温度布关论接触电势或温差电势都由于集于接触处端点电数同产电势热电偶测量热电势二者合路断断处ab间便电势差△V其极性与路热电势致图2-1(b)所示并规定冷端电流由A流向B称A极B负极实验表明△V△V与△T比关系定义△V△T微热电势热电势率称塞贝克系数塞贝克系数符号取决于组热电偶两种导体热电特性结点温度差种类目前际电工委员(IEC)推荐8种类型热电偶作标准化热电偶即T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型S型编辑本段热电阻材料特性导体电阻值随温度变化改变通测量其阻值推算测物体温度利用原理构温度传器传器电阻温度传器种传器主要用于-200-500℃温度范围内温度测量纯金属热电阻主要制造材料热电阻材料应具特性: ①电阻温度系数要且稳定电阻值与温度间应具良线性关系 ②电阻率高热容量反应速度快 ③材料复现性工艺性价格低热敏电阻温度特性 ④测温范围内化物理特性稳定目前工业应用广铂铜并已制作标准测温热电阻铂电阻铂电阻与温度间关系接近于线性(右图)0~630.74℃范围内用式表示Rt=R0(1+At+Bt2)-190~0℃范围内Rt=R0(1+At+Bt2十Ct3) 式:RO、Rt温度0°及t°铂电阻电阻值t任意温度A、B、C温度系数由实验确定A=3.9684×10-3/℃B=-5.847×10-7/℃2C=-4.22×10-l2/℃3由公式看温度传器R0值同同温度其Rt值同铜电阻测温精度要求高且测温范围比较情况采用铜电阻做热电阻材料代替铂电阻-50~150℃温度范围内铜电阻与温度线性关系其电阻与温度关系表达式Rt=R0(1+At)(2-3)式A=4.25×10-3~4.28×10-3℃铜电阻温度系数编辑本段模拟温度传器传统模拟温度传器热电偶、热敏电阻RTDS温度监控些温度范围内线性温度传器需要进行冷端补偿或引线补偿;热惯性响应间慢集模拟温度传器与相比具灵敏度高、线性度、响应速度快等优点且驱电路、信号处理电路及必要逻辑控制电路集单片IC实际尺寸、使用便等优点见模拟温度传器LM3911、LM335、LM45、AD22103电压输型、AD590电流输型主要介绍该类器件几典型 AD590温度传器 AD590美模拟器件公司电流输型温度传器供电电压范围3~30V输电流223μA(-50℃)~423μA(+150℃)灵敏度1μA/℃电路串接采电阻RR两端电压作喻电压注意R阻值能取太保证AD590两端电压低于3VAD590输电流信号传输距离达1km作种高阻电流源高达20MΩ所必考虑选择关或CMOS路转换器所引入附加电阻造误差适用于点温度测量远距离温度测量控制 LM135/235/335温度传器 LM135/235/335系列美家半导体公司(NS)产种高精度易校集温度传温度传器器工作特性类似于齐纳稳压管该系列器件灵敏度10mV/K具于1Ω态阻抗工作电流范围400μA5mA精度1℃LM135温度范围-55℃~+150℃LM235温度范围-40℃~+125℃LM335-40℃~+100℃封装形式TO-46、TO-92、SO-8该系列器件广泛应用于温度测量、温差测量及温度补偿系统编辑本段逻辑输型温度传器许应用我并需要严格测量温度值关温度否超设定范围旦温度超所规定范围则发报警信号启或关闭风扇、空调、加热器或其控制设备选用逻辑输式温度传器LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510其典型代表 LM56温度关 LM56NS公司产高精度低压温度关内置1.25V参考电压输端能带50μA负载电源电压2.7~10V工作电流230μA内置传器灵敏度6.2mV/℃传器输电压6.2mV/℃×T+395mV MAX6501/02/03/04温度监控关 MAX6501/02/03/04具逻辑输SOT-23封装温度监视器件关设计非简单:用户选择种接近于自需要控制温度门限(由厂预设-45℃+115℃预设值间隔10℃)直接其接入电路即使用需任何外部元件其温度传器MAX6501/MAX6503漏极路低电平报警输MAX6502/MAX6504推/拉式高电平报警输MAX6501/MAX6503提供热温度预置门限(35℃+115℃)温度高于预置门限报警;MAX6502/MAX6504提供冷温度预置门限(-45℃+15℃)温度低于预置门限报警于需要简单温度超限报警空间限应用笔记本电脑、蜂窝移电等应用说非理想该器件典型温度误差±0.5℃±4℃滞温度通引脚选择2℃或10℃避免温度接近门限值输稳定类器件工作电压范围2.7V5.5V典型工作电流30μA编辑本段数字式温度传器 MAX6575/76/77数字温度传器采用数字式接口温度传器述设计问题简化同A/D微处理器I/O管脚短缺采用间或频率输温度传器能解决述测量问题MAX6575/76/77系列SOT-23封装温度传器例类器件通单线微处理器进行温度数据传送提供三种灵输式--频率、周期或定并具备±0.8℃典型精度条线允许挂接8传器150μA典型电源电流2.7V5.5V宽电源电压范围及-45℃+125℃温度范围输波信号具比于绝温度周期采用6脚SOT-23封装仅占板面该器件通条I/O与微处理器相连利用微处理器内部计数器测周期计算温度点检测、直接输数字量数字温度传器 DS1612美达拉斯半导体公司产CMOS数字式温度传器内含两挥发性存储器存储器任意设定限限温度值进行恒温器温度控制由于些存储器具挥发性定入即使用CPU仍独立使用DS1612传器温度测量原理精度:芯片别设置振荡频率温度系数较振荡器(OSC1)温度系数较振荡器(OSC2)温度较低由于OSC2门间较短温度测量计数器计数值(n)较;温度较高由于OSC2门间较其计数值(m)增述计数值基础再加同实际温度相差校数据构高精度数字温度传器该公司校值定入芯片挥发存储器传器输数字量作实际测量温度数据需要再进行校准测量温度范围-55℃~+125℃0℃~+70℃范围内测量精度±0.5℃输9位编码直接与温度相应DS1621同外部电路控制信号数据通信通双向总线实现由CPU串行钟脉冲(SCL)SDA双向数据线通址引脚A0、A1、A28同址配给各器件通设定寄存器设置工作式并工作状态进行监控测温度数据存储温度传器寄存器高温(TH)低温(TL)阈值寄存器存储恒温器输(Tout)阈值现各种集温度传器功能越越专业化比MAXIM公司近期推MAX1619种增强型精密远端数字温度传器能够监测远端P-N结其自身封装温度具双报警输:ALERTOVERTALERT用于指示各传器高/低温状态OVERT信号等价于自调温器远端温度传器超限触发MAX1619与MAX1617A完全软件兼容非适合于系统关断或风扇控制甚至系统死锁仍能工作美达拉斯半导体公司DS1615记录功能温度传器器件包含实钟、数字式温度传器、非易失性存储器、控制逻辑电路及串行接口电路数字温度传器测量范围-40℃~+85℃精度±2℃读取9位辨率0.03125℃钟提供间秒至月并2100前闰作修电源电压2.2V~5.5V8脚SOIC封装DS17775数字式温度计及恒温控制器集电路其包含数字温度传器、A/D转换器、数字寄存器、恒温控制比较器及两线串行接口电路供电电压3V至5V测量温度精度±2℃读取9位辨率0.5℃读取13位辨率0.03125℃编辑本段发展趋势现代信息技术三基础信息采集(即传器技术)、信息传输(通信技术)信息处理(计算机技术)传器属于信息技术前沿尖端产品尤其温度传器广泛用于工农业产、科研究等领域数量高居各种传器首温度传器发展致经历三阶段;(1)传统立式温度传器(含敏元件);(2)模拟集温度传器/控制器;(3)智能温度传器际新型温度传器模拟式向数字式、由集化向智能化、网络化向发展20世纪90代期早推智能温度传器采用8位A/D转换器其测温精度较低辨力能达1°C外已相继推种高精度、高辨力智能温度传器所用9~12位A/D转换器辨力般达0.5~0.0625°C由美DALLAS半导体公司新研制DS1624型高辨力智能温度传器能输13位二进制数据其辨力高达0.03125°C测温精度±0.2°C提高通道智能温度传器转换速率芯片采用高速逐逼近式A/D转换器AD7817型5通道智能温度传器例本传器、每路远程传器转换间别仅27us、9us进入21世纪智能温度传器朝着高精度、功能、总线标准化、高靠性及安全性、发虚拟传器网络传器、研制单片测温系统等高科技向迅速发展目前智能温度传器总线技术实现标准化、规范化所采用总线主要单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线spI总线温度传器作机通专用总线接口与主机进行通信: 回答者：网友

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