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1、常用溫度傳感器比較一接觸式溫度傳感器1.熱電偶:(1)測(cè)溫原理:兩種不同成分的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲或熱電極)兩端接合成回路,當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的,其中,直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測(cè)量端),另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表連接,顯示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì),通過查詢熱電偶分度表,即可得到被測(cè)介質(zhì)溫度。(2)測(cè)溫范圍:常用的熱電偶從-50+1600°C均可連續(xù)測(cè)量,某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269°C(如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+2800C(如
2、鎢-錸)。(3)常用熱電偶型號(hào):T型熱電偶,測(cè)溫范圍-40350C,詳細(xì)信息見T型熱電偶實(shí)例2.熱電阻:(1)測(cè)溫原理:熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的,即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此,只要測(cè)量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?,就可以測(cè)量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示,即:R=R1+a(t-t)tt00式中,R為溫度t時(shí)的阻值;R為溫度t(通常t=0C)時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值;a為溫tt000度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為:R二AeB/tt式中R為溫度為t時(shí)的阻值;A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。t(2)測(cè)
3、溫范圍:金屬熱電阻一般適用于-200500C范圍內(nèi)的溫度測(cè)量,其特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠。半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫范圍只有-50300°C左右,且互換性較差,非線性嚴(yán)重,但溫度系數(shù)更大,常溫下的電阻值更高(通常在數(shù)千歐以上)。(3)常用熱電阻:目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅:鉑電阻精度高,適用于中性和氧化性介質(zhì),穩(wěn)定性好,具有一定的非線性,溫度越高電阻變化率越小;銅電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系,溫度線數(shù)大,適用于無腐蝕介質(zhì),超過150C易被氧化。中國(guó)最常用的有Ro=lOQ、Ro=lOOQ和Ro=lOOOQ等幾種,它們的分度號(hào)分別為PtlO、PtlOO、PtlOOO;
4、銅電阻有R0=5OQ和R0=1OOQ兩種,它們的分度號(hào)為Cu50和CulOO。其中PtlOO和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。(4)實(shí)例:Ptl00為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器,測(cè)量范圍-200C850C,允許溫度偏差值0.15+0.002|t|,最小置入深度200mm,最大允許電流5mA,詳細(xì)信息見Pt100實(shí)例。3.集成溫度傳感器:<1>模擬式溫度傳感器:(1)原理: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,具有實(shí)際尺寸小、使用方便、靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。(2)常見模擬式溫度傳感器:電壓輸出型:LM3911、LM335、LM45、AD22103。電流
5、輸出型:AD590。(3)實(shí)例:LMl35235335系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(NS)生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器,是電壓輸出型溫度傳感器,工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為lOmV/K,具有小于10的動(dòng)態(tài)阻抗,工作電流范圍從400yA到5mA,精度為lC,LMl35的溫度范圍為-55C+150C,LM235的溫度范圍為-40C+125C,LM335為-40C+lOOC。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該器件廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫差測(cè)量以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)中。詳細(xì)信息見LMl35,235,335.pdf。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
6、圍為330V,可以承受44V正向電壓和20V反向電壓,測(cè)溫范圍為-55C+150C,輸出電流為223口A423口A,輸出電流變化l口A相當(dāng)于溫度變化lC,最大非線性誤差為土0.3C,響應(yīng)時(shí)間僅為20us,重復(fù)性誤差低至土0.05C,功耗約為2mW,輸出電流信號(hào)的傳輸距離可達(dá)到1km以上,作為一種高阻電流源,最高可達(dá)20MQ,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。詳細(xì)信息見AD590.pdf。<2>數(shù)字式溫度傳感器:(1)原理:將敏感元件、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器等集成在一個(gè)芯片上,直接輸出反應(yīng)被測(cè)溫度的數(shù)字信號(hào)
7、,使用方便,但響應(yīng)速度較慢(100ms數(shù)量級(jí))。(2)實(shí)例:DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持“一線總線”接口的數(shù)字式溫度傳感器,供電電壓范圍為35.5V,測(cè)溫范圍為-55°C+125°C,可編程的912位分辨率,對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C,出廠設(shè)置默認(rèn)為12位,在12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。詳細(xì)信息見DS18B20中文資料.pdf。二非接觸式溫度傳感器常用紅外溫度傳感器比較:傳感器型號(hào)測(cè)溫范圍典型應(yīng)用OTP-538F2S-40+500C醫(yī)學(xué)(耳溫機(jī)),家庭設(shè)施(吹風(fēng)機(jī)等)TS105-1-20100°C(精確度:-0.45±0.08%/K)紅外測(cè)溫儀,非接觸溫度測(cè)量,移動(dòng)物體溫度測(cè)量TS105-2-20100C溫度計(jì),微波爐,室內(nèi)空調(diào),咼溫計(jì),汽車環(huán)境控制TS118-1跟處理電路相關(guān)(普通-20300C)無接觸溫度測(cè)量,移動(dòng)物體溫度測(cè)量,溫度控制,火災(zāi)報(bào)警TS11
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