傳感器原理及應(yīng)用第7章熱電式傳感器

傳感器原理及應(yīng)用PrincipleandApplicationofSensors第7章熱電式傳感器

Thermoelectricsensors

7.1概論

溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。溫度是與人類生活息息相關(guān)的物理量。在2000多年前，就開始為檢測溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測溫度。人類社會(huì)中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研、國防、醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流程,溫度測量點(diǎn)要占全部測量點(diǎn)的一半左右。溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。溫度傳感器的種類及特點(diǎn)接觸式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器接觸式溫度傳感器的特點(diǎn)：傳感器直接與被測物體接觸進(jìn)行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時(shí)，測量精度較低。因此采用這種方式要測得物體的真實(shí)溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。非接觸式溫度傳感器主要是利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測量物體的溫度，可進(jìn)行遙測。其制造成本較高，測量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測物體上吸收熱量；不會(huì)干擾被測對(duì)象的溫度場；連續(xù)測量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。物理現(xiàn)象

體積熱膨脹

電阻變化溫差電現(xiàn)象導(dǎo)磁率變化電容變化壓電效應(yīng)超聲波傳播速度變化物質(zhì)顏色P–N結(jié)電動(dòng)勢晶體管特性變化可控硅動(dòng)作特性變化熱、光輻射種類鉑測溫電阻、熱敏電阻熱電偶BaSrTiO3陶瓷石英晶體振動(dòng)器超聲波溫度計(jì)示溫涂料液晶半導(dǎo)體二極管晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器可控硅輻射溫度傳感器光學(xué)高溫計(jì)1.氣體溫度計(jì)2.玻璃制水銀溫度計(jì)3.玻璃制有機(jī)液體溫度計(jì)4.雙金屬溫度計(jì)5.液體壓力溫度計(jì)6.氣體壓力溫度計(jì)1.熱鐵氧體2.Fe-Ni-Cu合金分類器件分類器件電阻式鉑電阻熱電式熱電偶銅電阻熱膨脹式水銀半導(dǎo)體陶瓷熱敏電阻雙金屬P-N結(jié)式溫敏二極管液體壓力溫敏晶體管氣體壓力溫敏閘流晶體管其他全輻射高溫計(jì)集成溫度傳感器超聲波輻射式光學(xué)高溫計(jì)紅外線比色高溫計(jì)光纖溫度計(jì)光電高溫計(jì)熱敏電容溫度傳感器分類

分類特征傳感器名稱超高溫用傳感器1500℃以上光學(xué)高溫計(jì)、輻射傳感器高溫用傳感器1000～1500℃光學(xué)高溫計(jì)、輻射傳感器、熱電偶中高溫用傳感器500～1000℃光學(xué)高溫計(jì)、輻射傳感器、熱電偶中溫用傳感器0～500℃低溫用傳感器-250～0℃極低溫用傳感器-270～-250℃BaSrTiO3陶瓷晶體管、熱敏電阻、壓力式玻璃溫度計(jì)見表下內(nèi)容

測溫范圍分類特征傳感器名稱測溫范圍寬、輸出小測溫電阻器、晶體管、熱電偶半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅、石英晶體振動(dòng)器、壓力式溫度計(jì)、玻璃制溫度計(jì)線性型測溫范圍窄、輸出大熱敏電阻指數(shù)型函數(shù)開關(guān)型特性特定溫度、輸出大感溫鐵氧體、雙金屬溫度計(jì)

測溫特性分類特征傳感器名稱測定精度±0.1～±0.5℃鉑測溫電阻、石英晶體振動(dòng)器、玻璃制溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)溫度標(biāo)準(zhǔn)用測定精度±0.5～±5℃熱電偶、測溫電阻器、熱敏電阻、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、玻璃制溫度計(jì)、輻射傳感器、晶體管、二極管、半導(dǎo)體集成電路傳感器、可控硅絕對(duì)值測定用管理溫度測定用相對(duì)值±1～±5℃

測定精度

此外，還有微波測溫溫度傳感器、噪聲測溫溫度傳感器、溫度圖測溫溫度傳感器、熱流計(jì)、射流測溫計(jì)、核磁共振測溫計(jì)、穆斯保爾效應(yīng)測溫計(jì)、約瑟夫遜效應(yīng)測溫計(jì)、低溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)換測溫計(jì)、光纖溫度傳感器等。這些溫度傳感器有的已獲得應(yīng)用，有的尚在研制中。7.2熱電偶

(Thermocouple)熱電偶測溫的主要優(yōu)點(diǎn)

1.它屬于自發(fā)電型傳感器：測量時(shí)可以不需外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表；

2.測溫范圍廣：下限可達(dá)-270C，上限可達(dá)1800C以上；

3.精度高：0.1～0.2℃，僅次于熱電阻。由于熱電偶具有良好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性，所以國際實(shí)用溫標(biāo)中規(guī)定熱電偶作為復(fù)現(xiàn)630.74～1064.43℃范圍的標(biāo)準(zhǔn)儀表。4.動(dòng)態(tài)特性好。由于熱電偶的測量端可以制成很小的接點(diǎn)，響應(yīng)速度快，其時(shí)間常數(shù)可達(dá)毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)。5.結(jié)構(gòu)簡單，制造極為方便。6.用途非常廣泛。除了用來測量各種流體的溫度外，還常用來測量固定表面的溫度。7.2.1熱電偶的工作原理熱電極A自由端（參考端、冷端）

測量（工作端、熱端）

熱電極B熱電勢AB通過上面的演示，你能得出什么結(jié)論

?1）接觸電動(dòng)勢/玻爾帖電動(dòng)勢兩種不同的金屬互相接觸時(shí)，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬A和B的接觸點(diǎn)處會(huì)發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。自由電子將從密度大的金屬A擴(kuò)散到密度小的金屬B，使A失去電子帶正電，B得到電子帶負(fù)電，從而產(chǎn)生熱電勢。

1.熱電效應(yīng)(Thermo-electricaleffect)

e——單位電荷，e=1.6×10-19C；

k——波爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K

；

nA、nB

——導(dǎo)體A、B在溫度為T時(shí)的電子密度。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。T端：T0

端：回路總接觸電動(dòng)勢：2）溫差電動(dòng)勢/湯姆遜效應(yīng)A導(dǎo)體：B導(dǎo)體：總溫差電動(dòng)勢：TT0+－σ——湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體兩端的溫度差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢，例如在0℃時(shí)，銅的σ=2μV/℃。AB3）總熱電動(dòng)勢③總熱電勢EAB(T,T0)為兩接點(diǎn)溫度T、T0的函數(shù)，如果保持T0溫度不變，則EAB(T,T0)與T有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系；

EAB(T,T0)=E(T)-C

結(jié)論：①如果熱電偶兩個(gè)電極的材料相同，則、即使接點(diǎn)溫度不同，也不會(huì)產(chǎn)生電勢；②如果熱電偶兩個(gè)電極的材料不同，但兩接點(diǎn)溫度相同，即，也不會(huì)產(chǎn)生電勢；2．熱電偶的工作定律

1)均勻?qū)w定律(Lawofhomogeneouscircuits)由單一的均勻金屬構(gòu)成的熱電偶閉合回路(即滿足，無論冷、熱端的溫差多大，也不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢。利用均勻?qū)w定律對(duì)熱電偶電極絲材質(zhì)的均勻性的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

BCCmVABT1T2T2A當(dāng)T1=T2,則因此:2）中間導(dǎo)體定律（Lawofintermediatemetal）AB

3）中間溫度定律

（Lawofintermediatetemperature）如果不同的兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路,其接點(diǎn)溫度分別為t1、t2時(shí),則其熱電勢為EAB(t1,t2)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為t2、t3時(shí)，其熱電勢為EAB(t2,t3)；當(dāng)接點(diǎn)溫度為t1、t3時(shí)，其熱電勢為EAB(t1,t3)，則7.2.2熱電偶的類型及結(jié)構(gòu)1.標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

1）鉑—鉑銠熱電偶(S型)

分度號(hào)LB—3工業(yè)用熱電偶絲：Φ0.5mm，實(shí)驗(yàn)室用可更細(xì)些。正極：鉑銠合金絲,用90％鉑和10％銠(重量比)冶煉而成。負(fù)極：鉑絲。測量溫度：長期：1300℃、短期：1600℃。特點(diǎn)：材料性能穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度較高；可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或基準(zhǔn)熱電偶。用途：實(shí)驗(yàn)室或校驗(yàn)其它熱電偶。測量溫度較高，一般用來測量1000℃以上高溫。在高溫還原性氣體中（如氣體中含Co、H2等）易被侵蝕，需要用保護(hù)套管。材料屬貴金屬，成本較高。熱電勢較弱。

2）鎳鉻—鎳硅(鎳鋁)熱電偶(K型)分度號(hào)EU—2工業(yè)用熱電偶絲：Φ1.2~2.5mm，實(shí)驗(yàn)室用可細(xì)些。正極：鎳鉻合金(用88.4～89.7％鎳、9～10％鉻，0.6％硅，0.3％錳，0.4～0.7％鈷冶煉而成)。負(fù)極：鎳硅合金(用95.7～97％鎳,2～3％硅,0.4～0.7％鈷冶煉而成)。測量溫度：長期1000℃，短期1300℃。特點(diǎn)：價(jià)格比較便宜，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。高溫下抗氧化能力強(qiáng)，在還原性氣體和含有SO2，

H2S等氣體中易被侵蝕。復(fù)現(xiàn)性好，熱電勢大。3）鎳鉻—考銅熱電偶(E型)

分度號(hào)為EA—2工業(yè)用熱電偶絲:Ф1.2～2mm，實(shí)驗(yàn)室用可更細(xì)些。正極：鎳鉻合金負(fù)極：考銅合金（用56％銅，44％鎳冶煉而成）。測量溫度：長期600℃，短期800℃。特點(diǎn)：價(jià)格比較便宜，工業(yè)上廣泛應(yīng)用。在常用熱電偶中它產(chǎn)生的熱電勢最大。氣體硫化物對(duì)熱電偶有腐蝕作用。考銅易氧化變質(zhì)，適于在還原性或中性介質(zhì)中使用。4）鉑銠30—鉑銠6熱電偶(B型)

分度號(hào)為LL—2正極：鉑銠合金（用70％鉑，30％銠冶煉而成）。負(fù)極：鉑銠合金（用94％鉑，6％銠冶煉而成）。測量溫度：長期可到1600℃，短期可達(dá)1800℃。特點(diǎn)：材料性能穩(wěn)定，測量精度高。還原性氣體中易被侵蝕。低溫?zé)犭妱輼O小，冷端溫度在50℃以下可不加補(bǔ)償。成本高。

2.非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶1）銥和銥合金熱電偶如銥50銠—銥10釕熱電偶它能在氧化氣氛中測量高達(dá)2100℃的高溫。2）鎢錸熱電偶是60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕迹墒褂迷谡婵斩栊詺怏w介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國產(chǎn)鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍300～2000℃分度精度為1％。3）金鐵—鎳鉻熱電偶主要用在低溫測量，可在2～273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10μV／℃。4）鈀—鉑銥15熱電偶是一種高輸出性能的熱電偶，在1398℃時(shí)的熱電勢為47.255mV，比鉑—鉑銠10熱電偶在同樣溫度下的熱電勢高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。

6）銅—康銅熱電偶，分度號(hào)MK

熱電偶的熱電勢略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43μV/℃。復(fù)現(xiàn)性好，穩(wěn)定性好，精度高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是銅易氧化，廣泛用于20K～473K的低溫實(shí)驗(yàn)室測量中。5）鐵—康銅熱電偶，分度號(hào)TK

靈敏度高，約為53μV/℃，線性度好，價(jià)格便宜，可在800℃以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點(diǎn)是鐵極易氧化，采用發(fā)藍(lán)處理后可提高抗銹蝕能力。幾種常用熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系曲線

3.熱電偶的結(jié)構(gòu)

1）普通熱電偶下圖為典型工業(yè)用熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖。它由熱電偶絲、絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部分組成。實(shí)驗(yàn)室用時(shí)，也可不裝保護(hù)套管，以減小熱慣性。

工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖1－接線盒；2－保險(xiǎn)套管3―絕緣套管4―熱電偶絲1234安裝螺紋安裝法蘭接線盒引出線套管固定螺紋

（出廠時(shí)用塑料包裹）熱電偶工作端（熱端）不銹鋼保護(hù)管

(a)(b)(c)(d)

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2）鎧裝式熱電偶優(yōu)點(diǎn)是小型化（直徑從12mm到0.25mm）、壽命、熱慣性小，使用方便。測溫范圍在1100℃以下的有：鎳鉻—鎳硅、鎳鉻—考銅鎧裝式熱電偶。

斷面如圖所示。它是由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細(xì)組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為四種型式如圖。

鎧裝式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖

1—

金屬套管;2—絕緣材料;3—熱電極

(a)—碰底型;(b)—不碰底型;(c)—露頭型;(d)—帽型

鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護(hù)管中、運(yùn)用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細(xì)長的鎧裝熱電偶。

鎧裝熱電偶特點(diǎn)：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機(jī)械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，能解決微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點(diǎn)。

鎧裝型熱電偶外形法蘭鎧裝型熱電偶可長達(dá)上百米薄壁金屬保護(hù)套管（鎧體）

3）快速反應(yīng)薄膜熱電偶用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。如圖，其熱接點(diǎn)極薄(0.01～0.lμm)

41231—熱電極;2—熱接點(diǎn);3—絕緣基板;4—引出線因此，特別適用于對(duì)壁面溫度的快速測量。安裝時(shí),用粘結(jié)劑將它粘結(jié)在被測物體壁面上。目前我國試制的有鐵—鎳、鐵—康銅和銅—康銅三種,尺寸為60×6×0.2mm;絕緣基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料紙等；測溫范圍在300℃以下；反應(yīng)時(shí)間僅為幾ms。7.2.3熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償為什么在熱電偶測溫時(shí)要對(duì)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償？總熱電勢EAB(T,T0)為兩接點(diǎn)溫度T、T0的函數(shù)熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法——分度表獲得熱電勢與溫度的對(duì)應(yīng)值。直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電勢的關(guān)系時(shí)的約束條件是：自由端（冷端）溫度必須為0C。比較查出的3個(gè)熱電勢，可以看出熱電勢是否線性？

假設(shè)熱電偶的冷端溫度為0C，請(qǐng)查出－100C、0C、100C時(shí)的熱電勢。如何由熱電偶的熱電勢查熱端溫度值?

設(shè)冷端為0C，根據(jù)以下電路中的毫伏表的示值及K熱電偶的分度表，查出熱端的溫度tx

。

1.

冰點(diǎn)法把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。mVABA’B’TCC’儀表銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液T0

2.冷端溫度修正法——適用于冷端溫度恒定不變的情況①熱電勢修正法：利用中間溫度定律公式：

EAB(T,0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,0)計(jì)算修正。例:用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參比端在室溫環(huán)境Tn中，測得熱電動(dòng)勢EAB(T，Tn)=1.999mV，又用室溫計(jì)測出Tn=21℃,查此種熱電偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得:EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，T0)=1.999+0.832=2.831(mV)再次查分度表，與2.831mV對(duì)應(yīng)的熱端溫度T=68℃。注意:既不能只按1.999mV查表，認(rèn)為T=49℃，也不能把49℃加上21℃，認(rèn)為T=70℃。把參考端實(shí)際溫度TH乘上系數(shù)k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的溫度上，成為被測溫度T。用公式表達(dá)，即

式中：T——為未知的被測溫度；T′——為參比端在室溫下熱電偶電勢與分度表上對(duì)應(yīng)的某個(gè)溫度；TH——室溫；k——為補(bǔ)正系數(shù)，其它參數(shù)見下表。例用鉑銠10－鉑熱電偶（S型）測溫，已知冷端溫度TH=35℃，這時(shí)熱電動(dòng)勢為11.348mV．查S型熱電偶的分度表，得出與此相應(yīng)的溫度T′=1150℃。再從下表中查出，對(duì)應(yīng)于1150℃的補(bǔ)正系數(shù)k=0.53。于是，被測溫度：

T=1150+0.53×35=1168.3（℃）用這種辦法稍稍簡單一些，比計(jì)算修正法誤差可能大一點(diǎn)，但誤差不大于0.14％。T＝T′＋kTH②溫度修正法溫度T′/℃補(bǔ)正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.53—13000.52—14000.52—15000.53—16000.53—

3.冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法——適用于冷端溫度變化的情況①電橋補(bǔ)償法——冷端溫度補(bǔ)償器利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個(gè)橋臂和橋路電源組成。設(shè)計(jì)時(shí)，在0℃下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時(shí)Uab=0，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。

供電4V直流，在0～40℃或-20～20℃的范圍起補(bǔ)償作用。注意，不同材質(zhì)的熱電偶所配的冷端補(bǔ)償器，其中的限流電阻R不一樣，互換時(shí)必須重新調(diào)整。②pn結(jié)冷端溫度補(bǔ)償法：采用負(fù)溫度系數(shù)（-2.2mv/℃）的二極管或三極管在－100℃－100℃范圍可達(dá)到0.3－0.8℃(二極管)或0.05－0.2℃(三極管)的補(bǔ)償精度。4.補(bǔ)償導(dǎo)線法測溫TT’T’補(bǔ)償導(dǎo)線T0隨著熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)化，補(bǔ)償導(dǎo)線也形成了標(biāo)準(zhǔn)系列。國際電工委員會(huì)也制定了國際標(biāo)準(zhǔn)，適合于標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶使用。補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)配用熱電偶的分度號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲補(bǔ)償導(dǎo)線顏色正極負(fù)極正極負(fù)極SCS型(鉑銠10-鉑)SPC(銅)SNC(鋼鎳)紅綠KCK型(鎳鉻-鎳硅)KPC(鋼)KNC(鋼鎳)紅藍(lán)KXK型(鎳鉻-鎳硅)KPX(鎳鉻)KNX(鎳硅)紅黑EXE型(鎳鉻-康銅)EPX(鎳鉻)ENX(銅鎳)紅棕JXJ型(鐵-康銅)JPX(鐵)JNX(銅鎳)紅紫TXT型(銅-康銅)TPX(鋼)TNX(鋼鎳)紅白表7-3補(bǔ)償導(dǎo)線的分類型號(hào)和分度號(hào)

1)補(bǔ)償導(dǎo)線的分類補(bǔ)償導(dǎo)線從原理上分可分為延長型和補(bǔ)償型。延長型的補(bǔ)償導(dǎo)線其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶相同，因而熱電動(dòng)勢也相同，在型號(hào)中以“X”表示；補(bǔ)償型的補(bǔ)償導(dǎo)線其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同，但在其工作溫度范圍內(nèi)，熱電動(dòng)勢與所配用熱電偶的熱電動(dòng)勢標(biāo)稱值相近，在型號(hào)中以“C”表示。按補(bǔ)償精度分，補(bǔ)償導(dǎo)線可分為普通級(jí)和精密級(jí)。精密級(jí)補(bǔ)償后的誤差大體上只有普通級(jí)的一半，通常用在測量精度要求較高的地方。如S、R分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線，精密級(jí)的允差為±2.5℃，普通級(jí)的允差為±5.0℃；K、N分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線，精密級(jí)的允差為±1.5℃，普通級(jí)的允差為±2.5℃。在型號(hào)中普通級(jí)的不標(biāo)，精密級(jí)的加“S”表示。按工作溫度分，補(bǔ)償導(dǎo)線可分為一般用和耐熱用兩種。一般用補(bǔ)償導(dǎo)線的工作溫度為0～100℃(少數(shù)為0～70℃)；耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線的工作溫度為0～200℃。

2)補(bǔ)償導(dǎo)線分度號(hào)和極性的判斷各種分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相同分度號(hào)的熱電偶配用，否則可能欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償，常用熱電偶在100℃和200℃時(shí)需補(bǔ)償?shù)臒犭妱葜狄娤卤?。?dāng)我們用K分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線配用N分度號(hào)的熱電偶，將造成過補(bǔ)償，顯示溫度偏高；反之，用N分度號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線配用K分度號(hào)的熱電偶，將造成欠補(bǔ)償，顯示溫度偏低。熱電偶名稱熱電偶分度號(hào)參考端為0℃時(shí)的熱電勢

mV100℃200℃鉑銠10—鉑S0.6461.441鉑銠13—鉑R0.6471.469鉑銠30—鉑銠6B0.0330.178鎳鉻—鎳硅K4.0968.138鎳鉻硅—鎳硅N2.7745.913鎳鉻—銅鎳E6.31913.4215.專用集成芯片AD594Output=(TypeJVoltage+16μV)×193.4AD595Output=(TypeKVoltage+11μV)×247.37.2.4熱電偶的測量電路及應(yīng)用1．測量某一點(diǎn)的溫度2．熱電偶的串聯(lián)或并聯(lián)使用熱電偶正向串聯(lián)熱電偶反向串聯(lián)熱電偶并聯(lián)

7.3熱電阻(RTD:resistivetemperaturedetectiors)利用金屬材料電阻率隨溫度變化而變化的溫度電阻效應(yīng)制成的傳感器稱為熱電阻傳感器，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于-200～+500℃范圍的溫度檢測。

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。

7.3.1熱電阻的工作原理Ri=R0

[1+α1T+α2T2+α3T3….]

材料要求（1）材料的電阻溫度系數(shù)α大，且為常數(shù)；

α值的定義是：溫度從0℃變化到100℃時(shí)，電阻值的相對(duì)變化率。

α值的大小表示了熱電阻的靈敏度，它是由R100/R0所決定的，熱電阻材料純度越高，則R100/R0值越大，那么熱電阻的精度和穩(wěn)定性就越好。R100/R0是熱電阻材料的重要技術(shù)指標(biāo)。

（2）電阻率β較大，特性復(fù)現(xiàn)性好；β值表示在單位體積時(shí)的電阻值。β=dR/dV對(duì)于一定的電阻值來說，β值越大則表明熱電阻的體積越小，則熱容量小，動(dòng)態(tài)特性就好。

(4)對(duì)感溫元件骨架材料的要求熱電阻絲必須在骨架的支持下才能構(gòu)成測溫元件，因此要求骨架材料的體膨脹系數(shù)要小，此外還要求其機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能良好，耐高溫、耐腐蝕。常用的骨架材料有云母、石英、陶瓷、玻璃和塑料等，根據(jù)不同的測溫范圍和加工需要可選用不同的材料。（3）材料的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；鉑是一種貴金屬。它的特點(diǎn)是精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠，尤其是耐氧化性能很強(qiáng)。鉑在很寬的溫度范圍內(nèi)約1200C以下都能保證上述特性。鉑很容易提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性，可制成很細(xì)的鉑絲(0.02mm或更細(xì))或極薄的鉑箔。與其它材料相比，鉑有較高的電阻率，因此普遍認(rèn)為是一種較好的熱電阻材料。缺點(diǎn)：鉑電阻的電阻溫度系數(shù)比較小,價(jià)格貴；7.3.2常用熱電阻(RTD)1．鉑熱電阻（platinumresistancethermometer）的溫度特性

在0C

以上，其電阻與溫度的關(guān)系接近于直線，其電阻溫度系數(shù)A為3.9×10－3/C

。

我國已采用IEC標(biāo)準(zhǔn)制作工業(yè)鉑電阻。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，使用溫度已擴(kuò)大到-200～850C,初始電阻有100和50兩種。0~-200℃：0~+850℃：

測量精度高：<0℃:±1℃、

0~100℃:±0.5℃、

100~650℃:±0.5%A=3.96847×10-3℃-1或3.94851×10-3℃-1

B=–5.847×10-7℃-2或–5.851×10-7℃-2

C=–4.22×10-12℃-4或–4.04×10-12℃-4鉑熱電阻分度表(Pt100)

2.

銅熱電阻的溫度特性

在一般測量精度要求不高、溫度較低的場合，普遍地使用銅電阻。它可用來測量－50～＋150C

的溫度，在這溫度范圍內(nèi)，銅電阻和溫度呈線性關(guān)系：

銅電阻的缺點(diǎn)是電阻率小.所以制成相同阻值的電阻時(shí)，銅電阻絲要細(xì)，這樣機(jī)械強(qiáng)度就不高，或者就要長，使體積增大。此外銅很容易氧化，所以它的工作上限為150C

。但銅電阻價(jià)格便宜，因此仍被廣泛采用。3．其他熱電阻熱電阻名稱分度號(hào)溫度系數(shù)（℃-1×10-3）溫度范圍（℃）溫度為0℃時(shí)阻值R0（Ω）主要特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)熱電阻鉑Pt103.92－200～85010±0.01測量精度高，穩(wěn)定性好，可作為基準(zhǔn)儀器Pt5050±0.05Pt100100±0.1銅Cu504.25－50～15050±0.05穩(wěn)定性好，便宜，但體積大,機(jī)械強(qiáng)度較低Cu100100±0.1鎳Ni1006.60－60～180100±0.1靈敏度高,體積小;但穩(wěn)定性和復(fù)制性較差Ni300300±0.3Ni500500±0.5低溫?zé)犭娮桡?.4～90K100復(fù)現(xiàn)性較好,在4.5~15K溫度范圍內(nèi),靈敏度比鉑電阻高十倍;但復(fù)制性較差,材質(zhì)軟,易變形銠鐵2～300K20、50或100，R4.2k/R273k約為0.07有較高的靈敏度，復(fù)現(xiàn)性好，在0.5~20K溫度范圍內(nèi)可作精測量；但長期穩(wěn)定性和復(fù)制性較差鉑鈷2～100K100，R4.2k/R273k約為0.07熱響應(yīng)好，機(jī)械性能好，溫度低于300K時(shí)，靈敏度大大高于鉑；但不能作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)

在工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)熱電阻的結(jié)構(gòu)有2種，分為普通型裝配式和柔性安裝型鎧裝式熱電阻。裝配式是將鉑熱電阻感溫元件焊上引線組裝在一端封閉的金屬或陶瓷保護(hù)套管內(nèi)，再裝上接線盒而成。鎧裝鉑熱電阻是將鉑熱電阻感溫元件，引線、絕緣粉組裝在不銹鋼管內(nèi)再經(jīng)模具拉伸的堅(jiān)實(shí)整體，具有堅(jiān)實(shí)、抗震、可撓、線徑小、使用安裝方便等特點(diǎn)。4．熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)裝配式和鎧裝式熱電阻結(jié)構(gòu)如圖所示。

裝配式和鎧裝式熱電阻結(jié)構(gòu)示意圖(a)裝配式熱電阻；(b)鎧裝式熱電阻1—金屬保護(hù)套管；2—熱電阻元件；3—絕緣材料粉末；4—引線

薄膜型及普通型鉑熱電阻

小型鉑熱電阻

7.3.3熱電阻的測量電路電路中兩根連線的電阻隨環(huán)境溫度變化時(shí)，全部變化量都加在同一橋臂上，從而帶來連線誤差。為了減小該項(xiàng)誤差，一般采用三線連接法，如圖所示。由于熱電阻的兩根連線分別置于相鄰兩橋臂內(nèi)，溫度引起連線電阻的變化對(duì)電橋的影響相互抵消。至于電源連線電阻的變化，對(duì)供橋電壓影響是極其微小的，可忽略不計(jì)。工作時(shí)電橋輸出電壓：可見：由于大大削弱了引線電阻及其隨溫度改變量△r1對(duì)電橋輸出的影響，保證了電橋輸出電壓與△Rt成正比。7.4半導(dǎo)體熱敏電阻(thermistors)

熱敏電阻的特點(diǎn)

1．電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬有正、負(fù)溫度系數(shù)和在某一特定溫度區(qū)域內(nèi)阻值突變的三種熱敏電阻元件。電阻溫度系數(shù)的絕對(duì)值比金屬大10～100倍左右。

2．材料加工容易、性能好可根據(jù)使用要求加工成各種形狀，特別是能夠作到小型化。目前，最小的珠狀熱敏電阻其直徑僅為0.2mm。

3．阻值在1～10M之間可供自由選擇使用時(shí)，一般可不必考慮線路引線電阻的影響；由于其功耗小、故不需采取冷端溫度補(bǔ)償，所以適合于遠(yuǎn)距離測溫和控溫使用。

4．穩(wěn)定性好商品化產(chǎn)品已有30多年歷史，加之近年在材料與工藝上不斷得到改進(jìn)。據(jù)報(bào)道，在0.01℃的小溫度范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性可達(dá)0.0002℃的精度。相比之下，優(yōu)于其它各種溫度傳感器。

5．原料資源豐富，價(jià)格低廉燒結(jié)表面均已經(jīng)玻璃封裝。故可用于較惡劣環(huán)境條件；另外由于熱敏電阻材料的遷移率很小，故其性能受磁場影響很小，這是十分可貴的特點(diǎn)。7.4.1熱敏電阻的結(jié)構(gòu)(a)圓形熱敏電阻(b)珠形熱敏電阻(c)柱形熱敏電阻(d)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)(e)熱敏電阻在電路中的符號(hào)

MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻

玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻

貼片式NTC熱敏電阻7.4.2熱敏電阻的類型和特性熱敏電阻有負(fù)溫度系數(shù)（NTC:negativetemperaturecoefficient

）和正溫度系數(shù)（PTC:positivetemperaturecoefficient

）之分。NTC又可分為兩大類：第一類用于測量溫度，它的電阻值與溫度之間呈嚴(yán)格的負(fù)指數(shù)關(guān)系；第二類為突變型（CTR:criticaltemperaturecoefficient

）。當(dāng)溫度上升到某臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻值突然下降。1．熱敏電阻的類型12345

圖示的五根曲線分別為哪一種熱敏電阻？

NTC熱敏電阻與熱電阻相比，其特點(diǎn)是：(1)電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為熱電阻的10倍；可測量微小的溫度變化值，可以測出0.001～0.005℃的溫度變化；(2)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，直徑可小到0.5mm，可以測量點(diǎn)溫度；(3)電阻率高，熱慣性小，響應(yīng)快，響應(yīng)時(shí)間可短到毫秒級(jí)，適宜動(dòng)態(tài)測量；(4)易于維護(hù)和進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，因?yàn)樵旧淼碾娮柚悼蛇_(dá)3～700，當(dāng)遠(yuǎn)距離測量時(shí)，導(dǎo)線電阻的影響可不考慮；(5)在-50～+350℃的溫度范圍內(nèi)，具有較好的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是互換性差，非線性嚴(yán)重。熱敏電阻是非線性元件，它的溫度-電阻關(guān)系是指數(shù)關(guān)系，通過熱敏電阻的電流和熱敏電阻兩端的電壓不服從歐姆定律。2.負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度特性RT、RT0——溫度為T、T0時(shí)熱敏電阻器的電阻值；

BN——NTC熱敏電阻的材料常數(shù)。NTC的電阻—溫度關(guān)系的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為：如果以lnRT、1/T分別作為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，則上式是一條斜率為BN

，通過點(diǎn)(1/T，lnRT)的一條直線,如圖。105104103102

0-101030507085100120T/oC電阻/ΩNTC熱敏電阻器的電阻--溫度曲線材料的不同或配方的比例和方法不同，則BN也不同。用lnRT–1/T表示負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻—溫度特性，在實(shí)際應(yīng)用中比較方便。為了使用方便，常取環(huán)境溫度為25℃作為參考溫度（即T0=25℃），則NTC熱敏電阻器的電阻—溫度關(guān)系式：02550751001250.511.522.533.5(25oC,1)RT/RT0--T特性曲線RT/R25TαβabcdUmU0I0ImU/VI/mANTC熱敏電阻的靜態(tài)伏安特性

3.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的伏安特性（U—I）熱敏電阻器伏安特性表示加在其兩端的電壓和通過的電流，在熱敏電阻器和周圍介質(zhì)熱平衡（即加在元件上的電功率和耗散功率相等）時(shí)的互相關(guān)系。該曲線是在環(huán)境溫度為T0時(shí)的靜態(tài)介質(zhì)中測出的靜態(tài)U—I曲線。熱敏電阻的端電壓UT和通過它的電流I有如下關(guān)系：T0——環(huán)境溫度；△T——熱敏電阻的溫升。7.4.3熱敏電阻的測量電路及應(yīng)用1．熱敏電阻的測量電路(a)分壓測量電路

(b)電橋測量電路測量電路的輸出電壓值與被測溫度的關(guān)系為:

2．熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻體溫表數(shù)字式熱敏電阻體溫表的電路

模擬式熱敏電阻體溫表的電路

熱敏電阻用于CPU的溫度測量

設(shè)計(jì)原理：利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。優(yōu)點(diǎn)：輸出線性好、測量精度高,傳感驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等都與溫度傳感部分集成在一起,因而封裝后的組件體積非常小,使用方便,價(jià)格便宜,故在測溫技術(shù)中越來越得到廣泛應(yīng)用。7.5新型溫度傳感器

7.5.1PN結(jié)溫度傳感器及應(yīng)用1．PN結(jié)測溫的工作原理PN結(jié)的伏安特性可用下式表示式中：I為PN結(jié)正向電流；U為PN結(jié)正向壓降；為PN結(jié)反向飽和電流；q為電子電荷量；T為絕對(duì)溫度；k

為玻耳茲曼常數(shù)。可見，只要通過PN結(jié)上的正向電流I恒定，則PN結(jié)的正向壓降U與溫度的線性關(guān)系只受反向飽和電流的影響。是溫度的緩變函數(shù)，只要選擇合適的摻雜濃度，就可認(rèn)為在不太寬的溫度范圍內(nèi)近似常數(shù)。因此，正向壓降U與溫度T呈線性關(guān)系。這就是PN結(jié)溫度傳感器的基本原理。例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1℃時(shí)，下降-2

mV，利用這種特性，一般可以直接采用二極管或采用硅晶體管(可將集電極和基極短接)接成二極管來做PN結(jié)溫度傳感器。

2．PN結(jié)溫度傳感器的應(yīng)用圖示為采用PN結(jié)溫度傳感器(圖中的VD為玻璃封裝的開關(guān)二極管1N4148，或?qū)⒐杈w管的b、e極短接成的二極管)的數(shù)字式溫度計(jì)，測溫范圍-50～+150℃，分辨力為0.1℃，在0～100℃范圍內(nèi)精度可達(dá)±1℃。7.5.2集成溫度傳感器及應(yīng)用集成溫度傳感器在20世紀(jì)80年代問世，采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成。它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC，因此亦稱為IC溫度傳感器、硅傳感器或單片集成溫度傳感器。其主要特點(diǎn)是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、體積小、微功耗，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。集成溫度傳感器是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值Ube與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極的電流I的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測。即式中：T為絕對(duì)溫度；k為玻耳茲曼常數(shù)(1.38×10-23J/K)；q為電子電荷(1.59×10-19C)。式(7-26)表明，正比于絕對(duì)溫度T，這就是集成溫度傳感器的基本原理。1．集成模擬溫度傳感器集成模擬溫度傳感器具有靈敏度高、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)。常見的集成模擬溫度傳感器可分為電壓型和電流型。電壓型的溫度系數(shù)約為10

mV/K，電流型的溫度系數(shù)約為A/K。這就很容易從它們輸出信號(hào)的大小換算成絕對(duì)溫度，而且其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。典型產(chǎn)品有：電流輸出型有AD590，AD592等，電壓輸出型有MAX6610/6611，LM3911，LM335，LM45，AD22103等。1)電流輸出型溫度傳感器AD590電流型IC溫度傳感器是把線性集成電路和與之相容的薄膜工藝元件集成在一塊芯片上，再通過激光修版微加工技術(shù)，制造出性能優(yōu)良的測溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學(xué)溫度，即1；其次，因電流型輸出恒流，所以傳感器具有高輸出阻抗，其值可達(dá)20

MΩ。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)溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量及控制。輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1

km以上，這為遠(yuǎn)距離傳輸深井測溫提供了一種新型器件。AD590是一款典型的二端口電流型集成電路溫度傳感器，如圖。引腳及電路符號(hào)典型應(yīng)用電路參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)工作電壓4～30

V正向電壓+44

V工作溫度-55～+150℃反向電壓-20

V保存溫度-65～+175℃靈敏度

輸出電流223(+150℃)——AD590的主要特性參數(shù)(-50℃)～423AD590的輸出電流是以絕對(duì)溫度零度(－273℃)為基準(zhǔn)，每增加1℃，它會(huì)增加1輸出電流。因此在室溫25℃時(shí)，其輸出電流Iout=(273+25)×1=298。AD590實(shí)際應(yīng)用電路

2)電壓輸出型溫度傳感器MAX6610/6611電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器基準(zhǔn)電壓、緩沖放大器集成在同一芯片上，制成四端器件。因器件內(nèi)有放大器，故輸出電壓高，線性輸出為10m

V/℃。MAX6610/6611是美信公司2002年推出的一款電壓型IC溫度傳感器，適用于系統(tǒng)溫度監(jiān)控、溫度補(bǔ)償、通風(fēng)系統(tǒng)、家用電器等領(lǐng)域。MAX6611為六腳SOT-23封裝，如圖所示，各引腳功能為：1腳為電源正端，接0.1旁路電容；2腳、6腳為電源負(fù)端，接地；3腳為關(guān)閉控制端，低電平(≤

0.5V)有效，高電平(≥0.5

V)時(shí)正常工作，不用時(shí)接VCC；4腳輸出與溫度成正比的模擬電壓；5腳為4.096

V基準(zhǔn)電壓輸出端，其驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)1

mA，接1

nF～1的旁路電容。MAX6611輸出電壓UTEMP與測量溫度T的關(guān)系為

UTEMP=Uo+S×T

式中：Uo為0℃時(shí)的輸出電壓；S為傳感器的靈敏度；T為測量溫度。該芯片輸出電壓UTEMP與溫度T的關(guān)系如圖所示。MAX6611在電路中的典型應(yīng)用電路

2．邏輯輸出型溫度傳感器在許多應(yīng)用中，往往并不需要嚴(yán)格測量溫度值，而只關(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)、加熱器或其他控制設(shè)備。此時(shí)可選用邏輯輸出型溫度傳感器。

1)

LM56溫控開關(guān)

LM56是美國國家半導(dǎo)體公司(NSC)推出的低功耗、可編程集成溫度控制器，內(nèi)部含有溫度傳感器和基準(zhǔn)電壓源。兩個(gè)集電極開路的數(shù)字信號(hào)輸出端，用來進(jìn)行溫度控制，利用外接電阻分壓器可以方便地對(duì)上下限溫度進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)溫度超過上限溫度或低于下限溫度時(shí)，其數(shù)字信號(hào)輸出端輸出相應(yīng)的邏輯電平，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，控溫范圍為-40～+125℃，控溫誤差小于±2℃。內(nèi)部含有遲滯電壓比較器，利用遲滯電壓比較器的滯后特性，可有效地避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控溫點(diǎn)附近頻繁動(dòng)作，滯后溫度THYST為5℃。另有一個(gè)模擬信號(hào)輸出端，輸出與攝氏溫度成線性關(guān)系的電壓信號(hào)。（1）引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

LM56采用SO-8表面封裝或超小型化的MSOP-8封裝。引腳排列如圖所示。引腳序號(hào)引腳符號(hào)引腳功能1UREF1.25V基準(zhǔn)電壓引出端，外接電阻分壓器可分別設(shè)定上、下限溫度2UTH上限閾值電壓設(shè)定輸入端，由基準(zhǔn)電壓和外接電阻分壓器共同確定上限電壓閾值3UTL下限閾值電壓設(shè)定輸入端，由基準(zhǔn)電壓和外接電阻分壓器共同確定下限電壓閾值4GND公共接地端5UO溫度傳感器的模擬電壓輸出端，輸出電壓與溫度的關(guān)系為Uo=KVT+0.395

mV(KV為電壓溫度系數(shù)，其值為+6.2

mV/℃)6OUT2數(shù)字信號(hào)輸出端，為集電極開路輸出，低電平有效；使用時(shí)可接上拉電阻，其輸出電平與CMOS電路、TTL電平兼容7OUT1數(shù)字信號(hào)輸出端，為集電極開路輸出，低電平有效；使用時(shí)可接上拉電阻，其輸出電平與CMOS電路、TTL電平兼容8U+接電源正極，電源電壓范圍為+2.7～+10V；電源電壓的典型值為+3V或+5V1.25

V基準(zhǔn)電壓UREF經(jīng)過電阻分壓器分壓后得到的上限閾值電壓UTH和下限閾值電壓UTL，將分別被送到遲滯電壓比較器的反相輸入端，然后與同相輸入端所加的溫度傳感器輸出的電壓U0進(jìn)行比較。當(dāng)溫度大于上限溫度時(shí)(即T＞TH)，U0＞UTH，遲滯電壓比較器Z1輸出高電平，VT2導(dǎo)通，從而使得輸出端OUT2為低電平。當(dāng)溫度小于上限溫度與滯后溫度之差時(shí)(即T＜TH－THYST)，U0＜UTH，遲滯電壓比較器Z1輸出低電平，VT2截止，從而使輸出端OUT2為高電平。當(dāng)溫度大于下限溫度時(shí)(即T＞TL)，U0＞UTL，遲滯電壓比較器Z2輸出高電平，VT1導(dǎo)通，輸出端OUT1為低電平。而當(dāng)溫度小于下限溫度與滯后溫度之差時(shí)(即T＜TL－THYST)，U0＜UTL，遲滯電壓比較器Z2輸出低電平，VT1截止，輸出端OUT1為高電平。(2)工作原理。

LM56首先將內(nèi)部溫度傳感器感知的溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。一路送到模擬電壓輸出端，另一路送到遲滯電壓比較器的同相輸入端。(3)上下限閾值電壓的設(shè)定

而上下限閾值電壓所對(duì)應(yīng)的溫度TH、TL由下面的式子確定：式中：KV=+6.20mV/℃。分壓電阻R1、R2、R3與LM56的連接如下圖左邊所示。其中R1、R2、R3為分壓電阻，總阻值R=R1+R2+R3=27。設(shè)計(jì)時(shí)，R1、R2、R3分壓電阻應(yīng)選高精度的金屬膜電阻。LM56的上下限閾值電壓由下式確定：

(4)應(yīng)用電路由集成溫度控制器LM56構(gòu)成的溫度控制電路如圖所示。該電路將集成溫度控制器LM56以合適的方式放置在被控裝置的適當(dāng)部位上，如大功率音頻放大器的散熱片上，這樣當(dāng)音頻放大器的表面溫度超過設(shè)定值TL時(shí)，LM56的數(shù)字信號(hào)輸出端OUT1將輸出低電平，以使P溝道功率場效應(yīng)晶體管NDS356P導(dǎo)通，開啟降溫風(fēng)扇給音頻放大器降溫。隨著溫度降低到T＜TL-THYST時(shí)，LM56的數(shù)字信號(hào)輸出端OUT1將輸出高電平，從而使P溝道功率場效應(yīng)晶體管NDS356P截止，風(fēng)扇關(guān)閉。當(dāng)異常情況使得系統(tǒng)溫度過高時(shí)，即音頻放大器的表面溫度超過設(shè)定值TH時(shí)，LM56的數(shù)字信號(hào)輸出端OUT2將輸出低電平，并通過執(zhí)行電路迅速關(guān)斷電源，從而使放大電路得到保護(hù)。3.數(shù)字輸出型溫度傳感器數(shù)字溫度傳感器是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能的，其智能化和諧也取決于軟件的開發(fā)水平。下面介紹數(shù)字溫度傳感器中的典型產(chǎn)品DS1820。DS1820是