传感器原理及应用第三章温度传感器摘要.ppt

一、集成温度传感器的分类 电压型IC温度传感器； 电流型IC温度传感器， 数字输出型IC温度传感器。 电流型IC温度传感器： 这种传感器的输出电流正比于热力学温度；因电流型输出恒流，所以传感器具有高输出阻抗。这为远距离传输测温提供了一种新型器件。 电压型IC温度传感器： 因器件有放大器，故具有输出电压高、输出阻抗低的特性；不适合长线传输。这类IC温度传感器适合于工业现场测量。 数字输出型IC温度传感器： 抗干扰能力强，应用于节点分布多的测温场合。 基于晶体管的PN结随温度变化而产生漂移现象研制的。 发射极电流密度在恒定比率下工作的晶体管对的基极—发射 极之间电压VBE的差与温度呈线性关系。 二、IC温度传感器的测温原理 晶体管伏安方程式： K0 —— 波尔滋蔓常数； T —— 绝对温度; —— V1、V2发射极面积比。 —— 电子电荷量； 　　正比于绝对温度 T，只要保证 恒定， 　就可以使 与 T 为单值函数。 集成温度传感器测温原理 右图为绝对温度比例电路　　　 　　 V1、V2是两只互相匹配的 　温敏晶体管， I1、I2是集电极电流，由 　恒流源提供， ΔVbe是两个晶体管发射 　极和基极之间电压差。 集成温度传感器基本 电路原理图 1）电压输出型 输出电压正比于绝对温度，V1、V2的发射结压降之差全部落在电阻R1上，流过R1上电流为： 电压输出型电路 电路输出为： 可见输出电压U0与绝对温度T成正比关系 2）电流输出型 V1、V2是结构对称的晶体管作为恒流源负载， V3、V4是测温用晶体管，V3发射结面积是V4管的 8倍（γ=8），流过电路的总电流是： 若R=358Ω，电路输出温度系数为： 电流输出型电路 1．伏安特性 工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk，即 KT——标定因子，AD590的标定因子为1μA/℃ I = KT · TK 4V 30V 0 I/μA U/V AD590伏安特性曲线 -55℃ +25℃ +150℃ 218 298 423 三、IC温度传感器的应用 电流输出型典型集成温度传感器有AD590器件 （美国AD公司生产） 电源电压4～30V， 测温范围-55～+150℃。 －55 0 150 273.2μA I/ μA TC / oC AD590温度特性曲线 2．温度特性 Tc——摄氏温度；I 的单位为μA。 可见，当温度为0℃时，输出电流为273.2μA。在常温 25℃时，标定输出电流为298.2μA。 I=KT·Tc＋273.2 AD590在温度25℃（298.2K）时，理想输出为298.2μA， 实际存在误差，可通过电位器调整，使输出电压满足1mV/K 的关系。 深井长传输线的摄氏温度测量 (P134) 在实际中，可使用AD590进行深井长线传输测温。 用AD590为测温传感器，传输电缆可达1000m以上，AD590本身具有恒流、高阻抗输出特性，输出阻抗达10MΩ。1000m的铜质电缆，其直流阻值约为150Ω。 实验证明接入1000m电缆后的测量值与不接入电缆的测量值，相差值小于0.1℃。这一变化值是在规定的测温精度范围内的。 ～ － + U0 A BG1 R1 R2 U2 Wr Rr I1 +E 9V U1 金属热电阻一般用于-200～+500℃温度测量； 材料多为纯铂金属丝，也有铜、镍，绕制在云母板、玻璃或陶瓷线圈架上，构成热电阻。 铂热电阻阻值与温度变化之间的关系近似为： 铂电阻温度传感器 在0～850℃范围内，铂电阻的电阻值与温度的关系为 第五节 其他温度传感器 Rt=R0（1+At+Bt2） 在–200℃～0℃范围内为： Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100) t3] 式中 R0、Rt——温度为0及t℃时的铂电阻的电阻值； A、B、C——常数值，其中： 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 铂电阻的纯度以R100/R0表示，R100表示在标准大气压下水沸点时的铂的电阻值。 国际温标规定，作为基准器的铂电阻，其R100/R0不得小于1.3925。 我国工业用铂电阻分度号为Pt100、Pt10（分度表），其R100/R0=1.391。 用途：钢铁,地质,石油,化工