传感器与信号检测技术课件(共8章)第1章温度传感器.ppt

第1章 温度传感器 1.1 温度传感器概述 1.2 膨胀式温度传感器 1.3 热电阻传感器 1.4 热电偶传感器 1.5 集成温度传感器 第1章 温度传感器 螺旋形双金属片一端固定, 另一端连接指针轴, 当温度变化时, 双金属片弯曲变形, 通过指针轴带动指针偏转显示温度。 它常用于测量-80℃～600℃范围的温度, 抗震性能好，读数方便, 但精度不太高, 用于工业过程测温、 上下限报警和控制。 Pt100 在0℃时阻值R0＝100Ω 100℃时查上表为138.5Ω 温度每变化一度，铂电阻值变化0.385Ω（绝对变化） (2)铜热电阻 由于铂是贵重金属, 因此, 在一些测量精度要求不高且温度较低的场合, 可采用铜热电阻进行测温, 它的测量范围为-50~+150℃。  铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的, 可近似地表示为:  Rt=R0（1+αt） 式中α为铜热电阻的电阻温度系数, 取α=4.28×10-3/℃。  铜热电组的两种分度号为Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R100=100Ω）。 铜热电阻线性好, 价格便宜, 但它易氧化, 不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。 2.热电阻的结构 工业用热电阻的结构如图 1 - 16 所示。 它由电阻体、 绝缘管、保护套管、引线和接线盒等部分组成。   电阻体由电阻丝和电阻支架组成。 电阻丝采用双线无感绕法绕制在具有一定形状的云母、石英或陶瓷塑料支架上, 支架起支撑和绝缘作用, 引出线通常采用直径1mm的银丝或镀银铜丝, 它与接线盒柱相接, 以便与外接线路相连而测量显示温度。用热电阻传感器进行测温时, 测量电路经常采用电桥电路。 而热电阻与检测仪表相隔一段距离, 因此热电阻的引线对测量结果有较大的影响。 3.基本测量电路――电桥电路 什么是电桥？有哪些特点？ ①四个元件首尾相接，四个结点中相对的结点分做电源和信号输出。 ②电桥平衡状态：当信号输出为0（无信号） 时，称电桥平衡。 条件：Z1/Z4=Z2/Z3或Z1Z3=Z2Z4 ※温度对热电阻的影响是电阻的增量；温度为0时，阻值不为0。此时，常借助电桥电路使t＝0℃时，电桥平衡输出为0。当温度变化时，使电桥输出线性反映温度的变化量。 4.几种应用电路两线制、 三线制和四线制三种, 如图所示。 ◎三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。※  R1(R3+r)=R2(RT+r) 得 取R1=R2.则RT=R3(令R3和RT相匹配) 电桥应保持平衡。 3、热敏电阻 本章习题 P55 1，2，3，5，6，9 1． 集成温度传感器的信号输出方式 (1)电压输出型　电压输出型集成温度传感器原理电路图如图 1 - 19 所示。 当电流I1恒定时, 通过改变R1的阻值, 可实现I1=I2, 当晶体管的β≥1时, 电路的输出电压可由下式确定, 即:   若取R1=940Ω, R2=30KΩ, r=37, 则电路输出的温度系数为:  （2）电流输出型图 1 - 20 为电流输出型集成温度传感器的原理电路图。 T1和T2是结构对称的两个晶体管, 作为恒流源负载, T3和T4管是测温用的晶体管, 其中T3管的发射结面积是T4管的8倍, 即r=8。流过电路的总电流IT为:   式中当R和r一定时, 电路的输出电流与温度有良好的线性关系。 若取R为358Ω, 则电路输出的温度系数为: 电流输出型典型的集成温度传感器有美国AD公司生产的AD590, 我国产的SG590也属于同类型产品。 基本电路与图 1 - 20一样, 只是增加了一些启动电路, 防止电源反接以及使左右两支路对称的附加电路, 以进一步地提高性能。 ①AD590的电源电压4~30V②可测温度范围-50~+150℃。 ③灵敏度1uA/K ④传输距离达100m 2． AD590集成温度传感器应用实例 AD590是应用广泛的一种集成温度传感器, 由于它内部有放大电路, 再配上相应外电路,方便地构成各种应用电路。 下面介绍AD590几种简单的应用线路。  热电偶中的热电势由两部分组成: 温差电势和接触电势。  （1）接触电动势：是由于两种不同导体的自由电子密度不同