温度传感器原理及其应用.pptxVIP

第9章 温度传感器原理及其应用;9.1 概述;9.1.1 温度传感器的类型和特点 温度传感器的分类如图9-1所示。;9.1.1 温度传感器的类型和特点 常用材料温度传感器的类型、测温范围和特点如表9-1所示。;9.1.2 温度传感器的应用 温度传感器应用极其广泛，家用的空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等产品都要用到温度传感器，工业上也广泛使用温度传感器，汽车上也用到温度传感器，另外航空、海洋开发、生物制药都需要温度传感器。例如： Intel公司在其Pentium处理器中集成了一个远程二极管温度传感器，能更直接测到CPU核心的温度变化，通过一根引线接出，由外部传感器芯片处理，在温度过热时，便自动降低CPU主频或加大风扇功率。 利用温度采集器对居民家中环境进行温度采样，并记录到数据库中作为收费依据，对于闲置和不需供热的房间自动关闭，并采用了计算机远程管理技术，实现了家庭供热系统的自动化。;9.1.3 温度传感器的发展 1. 传统的分立式温度传感器 传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间的转换。 2.模拟集成温度传感器 模拟集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，模拟集成温度传感器的优点是功能单一（仅测量温度）、测量误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需进行非线性校准，外围电路简单。 3.智能温度传感器 目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。;3.智能温度传感器 所谓智能传感器是指具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器，它不仅具有传统传感器的所有功能，而且还具有数据处理、故障诊断、非线性处理、自校正、自调整以及人机通讯等许多功能。如图9-2所示为智能温度传感器的发展。;智能传感器 ① 有逻辑思维与判断、信息处理功能，可对检测数值进行分析、修正和误差补偿。智能传感器可通过用软件对信号滤波，还能用软件实现非线性补偿或其他更复杂的环境因素补偿，因而提高了测量准确度。 ② 有自诊断、自校准功能，提高了可靠性。智能传感器可以检测工???环境，并当环境条件接近临界极限时能给出报警信号；当智能传感器因内部故障不能正常工作时，通过内部测试环节，可检测出不正常现象或部分故障。 ③ 可实现多传感器多参数复合测量，扩大了检测与适用范围。智能传感器很容易实现多个信号的测量与运算。;9.2 金属热电阻;9.2.1 金属热电阻的结构 热电阻是由电阻体、保护套和接线盒等主要部件组成，电阻体是热电阻的最主要部分。虽然各种金属材料的电阻率均随温度变化，但作为热电阻的材料，则要求： ① 电阻温度系数要大，以便提高热电阻的灵敏度； ② 电阻率尽可能大，以便在相同灵敏度下减小电阻体尺寸； ③ 热容量要小，以便提高热电阻的响应速度； ④ 在整个测量温度范围内，应具有稳定的物理和化学性能； ⑤ 电阻与温度的关系最好接近线性关系，具有良好的可加工性，且价格便宜。;9.2.1 金属热电阻的结构 热电阻的结构形式可根据实际使用制作成各种形状，如图9-3所示为金属热电阻的外形与样式。 它们通常是根据它的部件组成，将双线电阻丝绕在用石英、云母陶瓷和塑料等材料制成的骨架上，可以测量的 温度。 ;9.2.1 金属热电阻的结构 金属热电阻保护套主要有玻璃、陶瓷或金属等类型，主要防止有害气体腐蚀，防止氧化（尤其是铜热电阻），水分侵入会造成漏电，影响阻值。如图9-4所示。 热电阻也可以是一层薄膜，采用电镀或溅射的方法涂敷在陶瓷类材料基底上，占用体积很小，如图9-5所示。;9.2.2 金属热电阻的工作原理 热电阻是利用物质的变化特性制成的，将温度的变化量变换成与之有一定关系的电阻值的变化量，通过对电阻值的测量实现对温度的测量。目前应用较多的热电阻材料有铂和铜以及铁、镍等。 1.铂热电阻 按IEC标准，铂电阻的测温范围为 。铂电阻的阻值与温度之间的关系，即特性方程如下：;9.2.2 金属热电阻的工作原理 2.铜热电阻 在测量精度不太高，测量范围不大的情况下，可以采用铜电阻代替铂电阻，铜热电阻灵敏度比铂电阻高，价格便宜，也能达到精度要求。如图9-6所示。;2.铜热电阻 铜电阻的缺点是电阻率较低，电阻体的体积较大，热惯性也较大，在 以上易氧化，因此只能用于 以下低温及无水分、无腐蚀性的介质中。 3.其他热电阻 上述两种热电阻对于低温和超低温测量性能不理想，而铟、锰、碳等热电阻却是测量低温和超低温理想材料。 铟电阻：用高纯度的铟丝绕成电阻，可在室温至4.2K温度范围内使用。 锰电阻：在2~63K温度范围内，电阻随温度变