傳感器技術(shù)第二章溫度傳感器

傳感器技術(shù)第二章溫度傳感器第一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.1溫度測量概述第二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度不能直接測量，而是借助于某種物體的某種物理參數(shù)隨溫度冷熱不同而明顯變化的特性進(jìn)行間接測量。溫度的表示（或測量）須有溫度標(biāo)準(zhǔn)，即溫標(biāo)。理論上的熱力學(xué)溫標(biāo)，是當(dāng)前世界通用的國際溫標(biāo)。第三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日熱力學(xué)溫標(biāo)確定的溫度數(shù)值為熱力學(xué)溫度（符號為T），單位為開爾文（符號為K）。熱力學(xué)溫度是國際上公認(rèn)的最基本溫度。

我國目前實(shí)行的為國際攝氏溫度（符號為t），單位為度（符號為℃）。

兩種溫標(biāo)的換算公式為

t(℃)=T（K）-273.15K第四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日進(jìn)行間接溫度測量使用的溫度傳感器，通常是由感溫元件部分和溫度顯示部分組成，如圖2-1所示。

圖2-1溫度傳感器組成框圖

第五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.2熱電偶傳感器第六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日熱電偶在溫度測量中應(yīng)用十分廣泛。它構(gòu)造簡單，使用方便，測溫范圍寬，并且有較高的精確度和穩(wěn)定性。2.2.1熱電偶測溫原理1.熱電效應(yīng)如圖2-2所示，兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，該電動(dòng)勢稱為熱電勢。第七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-2熱電效應(yīng)

第八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.兩種導(dǎo)體的接觸電勢兩種金屬A、B的自由電子密度分別為nA和nB，且nA>nB。當(dāng)兩種金屬相接時(shí)，將產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在A、B之間形成穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢eAB。圖2-3兩種導(dǎo)體的接觸電勢

第九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日3.單一導(dǎo)體的溫差電勢對于單一導(dǎo)體，如果兩端溫度分別為T、TO，且T>TO。圖2-4單一導(dǎo)體溫差電勢第十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日導(dǎo)體中的自由電子，在高溫端具有較大的動(dòng)能，因而向低溫端擴(kuò)散，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了電勢。

這個(gè)電勢稱為單一導(dǎo)體的溫差電勢。第十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

勢電偶回路總熱電勢：EAB(T,TO)=eAB(T)+eB(T,TO)-eAB(TO)-eA(T,TO)或EAB(t,tO)=eAB(t)+eB(t,tO)-eAB(tO)-eA(t,tO)

式中：eAB(T):熱端接觸電勢；eB(T,TO):B導(dǎo)體溫差電勢；eAB(TO):冷端接觸電勢；eA(T,TO):A導(dǎo)體溫差電勢。第十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-5接觸電勢示意圖第十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

在總電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多，可忽略不計(jì)，則熱電偶的熱電勢可表示為

EAB(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)

對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度TO恒定時(shí)，EAB(TO)=c為常數(shù)，則總的熱電勢就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即：

EAB(T,TO)=eAB(T)-c

=f(T)第十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日實(shí)際應(yīng)用時(shí)可通過熱電偶分度表查出溫度值。分度表是在參考端溫度為00C時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)建立的熱電勢與工作端溫度之間的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系。第十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日４.熱電偶的基本定律(1)中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體兩端溫度相等，則熱電偶產(chǎn)生的總熱電勢不變。如圖2-6所示，回路總的熱電勢

EABC(T,TO)=eAB(T)-eAB(TO)=EAB(T,TO)

根據(jù)這個(gè)定律，可將熱電勢通過導(dǎo)線接至測量儀表進(jìn)行測量，且不影響測量精度。第十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-6中間導(dǎo)體定律示意圖

第十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日(2)中間溫度定律在熱電偶測量回路中，測量端溫度為T，自由端溫度為TO，中間溫度為ＴO(shè)′，如圖2-7所示。則EAB(T,TO)=EAB(T,TO′)+EAB(TO′,TO)

運(yùn)用該定律可使測量距離加長，也可用于消除熱電偶自由端溫度變化影響。第十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-7中間溫度定律示意圖

第十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日(3)參考電極定律（也稱組成定律）已知熱電極A、B與參考電極C組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為(T，T0)時(shí)的熱電動(dòng)勢分別為EAC(T，T0)、EBC(T，T0)，

則相同溫度下，由A、B兩種熱電極配對后的熱電動(dòng)勢EAB(T，T0)可按下面公式計(jì)算：

EAB(T，T0)=EAC(T，T0)-EBC(T，T0)大大簡化了熱電偶選配電極的工作。第二十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-8參考電極定律示意圖第二十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

例2.1

當(dāng)T為100℃，T0為0℃時(shí)，鉻合金—鉑熱電偶的E（100℃，0℃）=+3.13mV，鋁合金—鉑熱電偶E（100℃，0℃）為-1.02mV，求鉻合金—鋁合金組成熱電偶的熱電勢E（100℃，0℃）。解：

設(shè)鉻合金為A，鋁合金為B，鉑為C。即EAC（100℃，0℃）=+3.13mVEBC（100℃，0℃）=-1.02mV則EAB(100℃,0℃)=+4.15mV第二十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.2.2熱電偶的結(jié)構(gòu)形式和標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶1.普通型熱電偶普通型熱電偶一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和接線盒組成。普通型熱電偶按其安裝時(shí)的連接形式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動(dòng)法蘭連接、無固定裝置等多種形式。第二十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

1-熱電極;2-絕緣瓷管;3-保護(hù)管;4-接線座;5-接線柱;6-接線盒圖2-9直形無固定裝置普通工業(yè)用熱電偶

第二十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

絕緣套管：

熱電偶的工作端被焊接在一起，熱電極之間需要用絕緣套管保護(hù)。

通常測量溫度在1000℃以下選用粘土質(zhì)絕緣套管，

在1300℃以下選用高鋁絕緣套管，

在1600℃以下選用剛玉絕緣套管。第二十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

保護(hù)管：

保護(hù)管的作用是使熱電偶電極不直接與被測介質(zhì)接觸，

它不僅可延長熱電偶的壽命，

還可起到支撐和固定熱電極，增加其強(qiáng)度的作用。

材料主要有金屬和非金屬兩類。第二十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）鎧裝熱電偶也稱纜式熱電偶，是將熱電偶絲與電熔氧化鎂絕緣物溶鑄在一起，外表再套不銹鋼管等構(gòu)成。這種熱電偶耐高壓、反應(yīng)時(shí)間短、堅(jiān)固耐用。第二十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

1-熱電極;2-絕緣材料;3-金屬套管;4-接線盒;5-固定裝置圖2-10鎧裝熱電偶第二十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日3.薄膜熱電偶用真空鍍膜技術(shù)或真空濺射等方法，將熱電偶材料沉積在絕緣片表面而構(gòu)成的熱電偶稱為薄膜熱電偶。圖2-11薄膜熱電偶

第二十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日4.標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度表

為了準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行溫度測量，必須對熱電偶組成材料嚴(yán)格選擇。

常用的4種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶絲材料為

鉑銠30－鉑銠6、鉑銠10－鉑、鎳鉻－鎳硅、鎳鉻－銅鎳（我國通常稱為鎳鉻－康銅）。

組成熱電偶的兩種材料，寫在前面的為正極，寫在后面的為負(fù)極。第三十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

熱電偶的熱電動(dòng)勢與溫度的關(guān)系表，稱之為分度表。

熱電偶（包括后面要介紹的金屬熱電阻及測量儀表）分度表是IEC（國際電工委員會(huì)）發(fā)表的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（國際溫標(biāo)）。

該標(biāo)準(zhǔn)以表格的形式規(guī)定各種熱電偶/阻在-271℃～2300℃每一個(gè)溫度點(diǎn)上的輸出電動(dòng)勢（參考端溫度為0℃）。第三十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日各種熱電偶/阻命名統(tǒng)一代號，稱為分度號。我國于1988年1月1日起采用該標(biāo)準(zhǔn)（以前用的稱之為舊標(biāo)準(zhǔn)），

我國指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。第三十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日5．幾種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶性能1）鉑銠10－鉑熱電偶（分度號為S，也稱為單鉑銠熱電偶，舊分度號為LB－3）

特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，精度高，抗氧化性強(qiáng)，長期使用溫度可達(dá)1300℃。2）鉑銠13－鉑熱電偶（分度號為R，也稱為單鉑銠熱電偶）

同S型相比，它的熱電動(dòng)勢率大15%左右，其它性能幾乎相同。第三十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日3）鉑銠30－鉑銠6熱電偶（分度號為B，也稱為雙鉑銠熱電偶，舊分度號為LL－2）

在室溫下，其熱電動(dòng)勢很小，故在測量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線，可忽略冷端溫度變化的影響。

長期使用溫度為1600℃，短期為1800℃，因熱電動(dòng)勢較小，故需配用靈敏度較高的顯示儀表。

即使在還原氣氛下，其壽命也是R或S型的10～20倍。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。第三十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日4）鎳鉻－鎳硅（鎳鋁）熱電偶（分度號為K，舊分度號為EU－2）

是抗氧化性較強(qiáng)的賤金屬熱電偶，可測量0～1300℃溫度。

熱電動(dòng)勢與溫度的關(guān)系近似線性，價(jià)格便宜，是目前用量最大的熱電偶。5）銅－銅鎳熱電偶（分度號為T，舊分度號為CK）

價(jià)格便宜，使用溫度是-200～350℃。第三十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日6）鐵－銅鎳熱電偶（分度號為J）

價(jià)格便宜,適用于真空、氧化或惰性氣氛中，溫度范圍為-200～800℃。7）鎳鉻－銅鎳熱電偶（分度號為E，舊分度號為EA－2）

是一種較新的產(chǎn)品，裸露式結(jié)構(gòu)無保護(hù)管，在常用的熱電偶中，其熱電動(dòng)勢最大。適用于0～400℃溫度范圍。第三十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.2.3熱電偶測溫及參考端溫度補(bǔ)償1.熱電偶測溫基本電路如圖2-12所示。圖（a）表示了測量某點(diǎn)溫度連接示意圖。圖（b）表示兩個(gè)熱電偶并聯(lián)測量兩點(diǎn)平均溫度。圖（c）為兩熱電偶正向串聯(lián)測兩點(diǎn)溫度之和。圖（d）為兩熱電偶反向串聯(lián)測量兩點(diǎn)溫差。第三十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-12常用的熱電偶測溫電路示意圖

第三十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日熱電偶串、并聯(lián)測溫時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：第一，必須應(yīng)用同一分度號的熱電偶；第二，兩熱電偶的參考端溫度應(yīng)相等。第三十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.熱電偶參考端的補(bǔ)償熱電偶分度表給出的熱電勢值的條件是參考端溫度為0℃。

如果用熱電偶測溫時(shí)自由端溫度不為0℃，必然產(chǎn)生測量誤差。

應(yīng)對熱電偶自由端（參考端）溫度進(jìn)行補(bǔ)償。第四十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日例如：用K型（鎳鉻-鎳硅）熱電偶測爐溫時(shí)，參考端溫度t0=30℃，由分度表可查得E(30℃,0℃)=1.203mv，若測爐溫時(shí)測得E(t,30℃)=28.344mv，則可計(jì)算得E(t,0℃)=E(t,30℃)+E(30℃,0℃)=29.547mv

由29.547mv再查分度表得t=710℃，是爐溫。第四十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.3金屬熱電阻傳感器第四十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

金屬熱電阻傳感器一般稱作熱電阻傳感器，是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理進(jìn)行測溫的。主要材料是鉑、銅、鎳。廣泛用來測量-220～+850℃范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測量至1K（-272℃），高溫可測量至1000℃。第四十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

最基本的金屬熱電阻傳感器由熱電阻、連接導(dǎo)線及顯示儀表組成。圖2-13金屬熱電阻傳感器測量示意圖

第四十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.3.1熱電阻的溫度特性1.鉑熱電阻的電阻—溫度特性鉑電阻測溫精度高，穩(wěn)定性好，得到了廣泛應(yīng)用，應(yīng)用溫度范圍為-200～+850℃。鉑電阻的電阻—溫度特性，在-200～0℃的溫度范圍內(nèi)為

Rt=RO[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]

在0～+850℃的溫度范圍內(nèi)為

Rt=RO(1+At+Bt2)第四十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.銅熱電阻的電阻－溫度特性由于鉑是貴金屬，在測量精度要求不高，溫度范圍在-50～+150℃時(shí)普遍采用銅電阻。銅電阻與溫度間的關(guān)系為

Rt=R0(1+α1t+α2t2+α3t3)由于α2、α3比α1小得多，所以可以簡化為

Rt≈R0(1+α1t)第四十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.3.2熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器由電阻體、絕緣管、保護(hù)套管、引線和接線盒等組成，如圖2-14所示。第四十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-14熱電阻結(jié)構(gòu)

第四十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.4熱敏電阻第四十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日半導(dǎo)體熱敏電阻簡稱熱敏電阻，是一種新型的半導(dǎo)體測溫元件。是用某些金屬氧化物或單晶鍺、硅等材料，按特定工藝制成的感溫元件。

熱敏電阻可分為三種類型：正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度電阻器（CTR）。

第五十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.4.1熱敏電阻的（Rt—t）特性1-突變型NTC；2-負(fù)指數(shù)型NTC；3-線性型PTC；4-突變型PTC

圖2-15各種熱敏電阻的特性曲線

第五十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日結(jié)論：（1）熱敏電阻的溫度系數(shù)值遠(yuǎn)大于金屬熱電阻，所以靈敏度很高。（2）同溫度情況下，熱敏電阻阻值遠(yuǎn)大于金屬熱電阻。所以連接導(dǎo)線電阻的影響極小，適用于遠(yuǎn)距離測量。（3）熱敏電阻Rt—t曲線非線性十分嚴(yán)重，所以其測量溫度范圍遠(yuǎn)小于金屬熱電阻。使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行非線性修正。第五十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.4.2負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻性能負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻是一種氧化物的復(fù)合燒結(jié)體，

其電阻值隨溫度的增加而減小。第五十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻特點(diǎn)：（1）電阻溫度系數(shù)大，約為金屬熱電阻的10倍。（2）結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可測點(diǎn)溫。（3）電阻率高，熱慣性小，適用于動(dòng)態(tài)測量。（4）易于維護(hù)和進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。（5）制造簡單、使用壽命長。（6）互換性差，非線性嚴(yán)重。第五十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-16負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻結(jié)構(gòu)第五十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6.2負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度方程熱敏電阻的電阻值RT和R0與所處的溫度TT和T0的關(guān)系為

式中，B為熱敏電阻常數(shù)第五十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.4.3負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻主要特性（1）標(biāo)稱阻值廠家通常將熱敏電阻25℃時(shí)的零功率電阻值作為R0

，稱為額定電阻值或標(biāo)稱阻值，記作R25

，85℃時(shí)的電阻值R85作為RT

。標(biāo)稱阻值常在熱敏電阻上標(biāo)出。

R85也由廠家給出。第五十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）B值將熱敏電阻25℃時(shí)的零功率電阻值R0和85℃時(shí)的零功率電阻值RT

，以及25℃和85℃的絕對溫度T0＝298K和TT＝358K代入溫度方程，可得：

B值稱為熱敏電阻常數(shù)，是表征負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻熱靈敏度的量。

B值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的熱靈敏度越高。第五十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）電阻溫度系數(shù)σ

熱敏電阻在其自身溫度變化1℃時(shí)，電阻值的相對變化量稱為熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)σ。

可知：①熱敏電阻的溫度系數(shù)為負(fù)值。②溫度減小，電阻溫度系數(shù)σ增大。在低溫時(shí)，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬熱電阻絲高得多，故常用于低溫測量?？捎糜冢ǎ?00～300℃）。

第五十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（4）額定功率額定功率是指負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為45～80％。大氣壓為0.87～1.07bar的條件下，長期連續(xù)負(fù)荷所允許的耗散功率。（5）耗散系數(shù)δ

耗散系數(shù)δ是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻流過電流消耗的熱功率（W）與自身溫升值（T－T0）之比，單位為W／℃或W／K。

第六十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（6）熱時(shí)間常數(shù)τ

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在零功率條件下放入環(huán)境溫度中，不可能立即變?yōu)榕c環(huán)境溫度同溫度。熱敏電阻本身的溫度在放入環(huán)境溫度之前的初始值和達(dá)到與環(huán)境溫度同溫度的最終值之間，改變63.2%所需的時(shí)間，叫做：熱時(shí)間常數(shù)，用τ表示。

第六十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.5集成溫度傳感器第六十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

集成溫度傳感器具有體積小、線性好、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。是把感溫元件（常為PN結(jié)）與有關(guān)的電子線路集成在很小的硅片上封裝而成。由于PN結(jié)不能耐高溫，所以集成溫度傳感器通常測量150℃以下的溫度。按輸出量不同可分為：

電流型、電壓型和頻率型。

第六十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-17集成溫度傳感器基本原理圖

2.5.1集成溫度傳感器基本工作原理第六十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日其中V1、V2為差分對管，由恒流源提供的I1、I2分別為V1、V2的集電極電流，則△Ube為

只要I1/I2為一恒定值，則△Ube與溫度T為單值線性函數(shù)關(guān)系。第六十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-18電壓輸出型原理電路圖

2.5.2電壓輸出型集成溫度傳感器第六十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日V1、V2為差分對管，調(diào)節(jié)電阻R1，可使I1=I2，當(dāng)對管V1、V2的β值大于等于1時(shí)，電路輸出電壓UO為

由此可得:

R1、R2不變則U0與T成線性關(guān)系。若R1=940Ω，R2=30KΩ，γ=37，則輸出溫度系數(shù)為：10mV/K。第六十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-19電流輸出型原理電路圖

2.5.3電流輸出型集成溫度傳感器第六十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日對管V1、V2作為恒流源負(fù)載，V3、V4作為感溫元件，V3、V4發(fā)射結(jié)面積之比為γ，此時(shí)電流源總電流IT為

當(dāng)R、γ為恒定量時(shí),IT與T成線性關(guān)系。若R=358Ω，γ=8，則電路輸出溫度系數(shù)為1μA/K。

第六十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6溫度傳感器應(yīng)用實(shí)例第七十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6.1雙金屬溫度傳感器溫度計(jì)雙金屬溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，刻度清晰，使用方便，耐振動(dòng)。常用于駕駛室、船艙，糧倉等室內(nèi)溫度測量。圖2-20為盤旋形雙金屬溫度計(jì)。第七十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-20盤旋形雙金屬溫度計(jì)

第七十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6.2熱電偶用于電加熱爐溫度控制

熱電偶測溫?cái)?shù)顯電加熱爐溫度控制器如圖2-21所示。AD594～AD597為熱電偶信號放大和參考點(diǎn)線性補(bǔ)償單片集成電路，AD594、AD596選配J型熱電偶，AD595、AD597選配K型熱電偶。第七十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

圖2-21熱電偶測溫?cái)?shù)顯電加熱爐溫度控制器第七十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

第七十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6.3熱敏電阻溫度傳感器的應(yīng)用1.熱敏電阻在汽車水箱溫度測量中的應(yīng)用圖2-22所示為汽車水箱水溫監(jiān)測電路。其中Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。

溫度升高，Rt阻值減小，L1電流增大，L2電流減小，電表（溫度表）指針偏轉(zhuǎn)加大，指向高溫。第七十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-22汽車水箱測溫電路第七十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.熱敏電阻4通道溫度測量電路圖2-23熱敏電阻4通道溫度測量電路第七十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日MAX6691為MAXIM（美信）公司研制的10腳μMAX（小型）封裝集成電路。MAX6691引腳功能如表2-5所示。T1～T4引腳可連接4個(gè)NTC或PTC熱敏電阻，測量4個(gè)不同位置的氣體或液體溫度。

測量溫度范圍－55℃～＋125℃。第七十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日表2-5MAX6691引腳功能1T1外接熱敏電阻RT16R+基準(zhǔn)電壓輸出端，外接REXT2T2外接熱敏電阻RT27GND電源地3T3外接熱敏電阻RT38N.C.空腳4T4外接熱敏電阻RT49I/OI/O端口5R-固定電阻REXT低電位端10VCC正電源（3.0～5.5V）第八十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日MAX6691收到微處理器發(fā)出的測量請求后，依次測量4個(gè)熱敏電阻兩端的電壓值，以脈寬調(diào)制的方式分別調(diào)制在4個(gè)脈沖上；4個(gè)PWM（脈寬調(diào)制）脈沖，經(jīng)場效應(yīng)管放大后從I／O端口發(fā)送到微處理器，由微處理器計(jì)算出溫度值；第八十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6.4晶體管溫度傳感器的應(yīng)用1.熱敏二極管溫度傳感器應(yīng)用舉例半導(dǎo)體二極管正向電壓與溫度的關(guān)系如圖2-24所示。可將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，完成溫度傳感器的功能。

圖2-24二極管正向電壓—溫度特性曲線

第八十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

圖2-25是采用硅二極管溫度傳感器的測量電路，其輸出端電壓值隨溫度而變化。溫度每變化1℃，輸出電壓變化量為0.1V。

2-25二極管溫度傳感器的溫度監(jiān)測電路第八十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.晶體管溫度傳感器應(yīng)用舉例

NPN型熱敏晶體管在IC恒定時(shí)，基極—發(fā)射極間電壓Ube隨溫度變化曲線如圖2-26所示。圖2-26硅晶體管UBE與溫度之間的關(guān)系第八十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-27晶體管溫度傳感器的溫度測量電路

圖2-27為晶體管溫度傳感器的一種溫度測量電路，溫度變化1℃，輸出電壓變化0.1V。第八十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.6.5集成溫度傳感器的應(yīng)用1.AD590集成溫度傳感器應(yīng)用電路圖2-28簡單測溫電路

第八十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

集成溫度傳感器用于熱電偶參考端的補(bǔ)償電路如圖2-29所示，AD590應(yīng)與熱電偶參考端處于同一溫度下。

圖2-29熱電偶參考端補(bǔ)償電路

第八十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2．LM26集成溫度傳感器的應(yīng)用LM26是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的電壓輸出型微型模擬溫度傳感器，輸出可驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，帶動(dòng)繼電器和電風(fēng)扇等負(fù)載。LM26工作電壓＋2.7～5.5V，測量溫度范圍為－55～110℃。4腳接電源正極，2腳接地，3腳為溫度傳感輸出，輸出電壓與溫度的關(guān)系為U0＝［－3.479×10－6×（t－30）2］＋［－1.082×10－2×（t－30）］＋1.8015V第八十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-30（a）LM26A內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)第八十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

按芯片內(nèi)部的控制溫度基準(zhǔn)電平設(shè)定（例如85℃），5腳輸出高、低（1、0）電平信號，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。LM26有A、B、C、D共4種序號，A、C為高于控制溫度關(guān)斷5腳輸出信號（輸出低電平）；B、D為低于控制溫度關(guān)斷5腳輸出信號（輸出低電平）。第九十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日圖2-30（b）LM26A自動(dòng)控制風(fēng)扇電路第九十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日LM26A控制的風(fēng)扇自動(dòng)控制電路

當(dāng)高于設(shè)定的控制溫度時(shí)，LM26A

中的溫度傳感器輸出電壓低于基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器輸出高電平，耗盡型N溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，5腳輸出低電平信號使：增強(qiáng)型P溝道MOS場效應(yīng)管NDS356P導(dǎo)通，風(fēng)扇通電運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行降溫。第九十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日LM26具有溫度滯后特性（1腳接地滯后10℃，接V＋滯后5℃），

不會(huì)在閾值溫度上下造成風(fēng)扇反復(fù)開和關(guān)。第九十三頁，