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溫度傳感器

溫度傳器定義、原理、類、應用: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-01-15

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利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化規(guī)律溫度轉換電量傳器些呈現(xiàn)規(guī)律性變化物理性質(zhì)主要體溫度傳器溫度測量儀表核部品種繁按測量式接觸式非接觸式兩類按照傳器材料及電元件特性熱電阻熱電偶兩類接觸式溫度傳器接觸式溫度傳器檢測部與測象良接觸稱溫度計溫度傳器溫度計通傳導或流達熱平衡使溫度計示值能直接表示測象溫度般測量精度較高定測溫范圍內(nèi)溫度計測量物體內(nèi)部溫度布于運體、目標或熱容量象則產(chǎn)較測量誤差用溫度計雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻溫差電偶等廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門使用些溫度計隨著低溫技術防工程、空間技術、冶金、電、食品、醫(yī)藥石油化工等部門廣泛應用超導技術研究測量120K溫度低溫溫度計發(fā)展低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲溫度計、順磁鹽溫度計、量溫度計、低溫熱電阻低溫溫差電偶等低溫溫度計要求溫元件體積、準確度高、復現(xiàn)性穩(wěn)定性利用孔高硅氧玻璃滲碳燒結滲碳玻璃熱電阻低溫溫度計種溫元件用于測量1.6~300K范圍內(nèi)溫度編輯本段非接觸式溫度傳器敏元件與測象互接觸稱非接觸式測溫儀表種儀表用測量運物體、目標熱容量或溫度變化迅速(瞬變)象表面溫度用于測量溫度場溫度布溫度傳器用非接觸式測溫儀表基于黑體輻射基本定律稱輻射測溫儀表輻射測溫包括亮度(見光高溫計)、輻射(見輻射高溫計)比色(見比色溫度計)各類輻射測溫能測應光度溫度、輻射溫度或比色溫度黑體(吸收全部輻射并反射光物體)所測溫度才真實溫度欲測定物體真實溫度則必須進行材料表面發(fā)射率修材料表面發(fā)射率僅取決于溫度波且與表面狀態(tài)、涂膜微觀組織等關難精確測量自化產(chǎn)往往需要利用輻射測溫測量或控制某些物體表面溫度冶金鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度各種熔融金屬冶煉爐或坩堝溫度些具體情況物體表面發(fā)射率測量相困難于固體表面溫度自測量控制采用附加反射鏡使與測表面起組黑體空腔附加輻射影響能提高測表面效輻射效發(fā)射系數(shù)利用效發(fā)射系數(shù)通儀表實測溫度進行相應修終測表面真實溫度典型附加反射鏡半球反射鏡球附近測表面漫射輻射能受半球鏡反射表面形附加輻射提高效發(fā)射系數(shù)式ε材料表面發(fā)射率ρ反射鏡反射率至于氣體液體介質(zhì)真實溫度輻射測量則用插入耐熱材料管至定深度形黑體空腔通計算求與介質(zhì)達熱平衡圓筒空腔效發(fā)射系數(shù)自測量控制用值所測腔底溫度(即介質(zhì)溫度)進行修介質(zhì)真實溫度非接觸測溫優(yōu)點:測量限受溫元件耐溫程度限制高測溫度原則沒限制于1800℃高溫主要采用非接觸測溫隨著紅外技術發(fā)展輻射測溫溫度傳器逐漸由見光向紅外線擴展700℃直至溫都已采用且辨率高編輯本段熱電偶工作原理兩種同導體半導體AB組路其兩端相互連接要兩結點處溫度同端溫度T稱工作端或熱端另端溫度TO稱自由端(稱參考端)或冷端則溫度傳器路電流產(chǎn)圖2-1(a)所示即路存電勢稱熱電勢種由于溫度同產(chǎn)電勢現(xiàn)象稱塞貝克效應與塞貝克關效應兩:其電流流兩同導體連接處處便吸收或放熱量(取決于電流向)稱珀爾帖效應;其二電流流存溫度梯度導體導體吸收或放熱量(取決于電流相于溫度梯度向)稱湯姆遜效應兩種同導體或半導體組合稱熱電偶熱電偶熱電勢EAB(TT0)由接觸電勢溫差電勢合接觸電勢指兩種同導體或半導體接觸處產(chǎn)電勢電勢與兩種導體或半導體性質(zhì)及接觸點溫度關溫差電勢指同導體或半導體溫度同兩端產(chǎn)電勢電勢與導體或半導體性質(zhì)兩端溫度關與導體度、截面、沿其度向溫度布關論接觸電勢或溫差電勢都由于集于接觸處端點電數(shù)同產(chǎn)電勢熱電偶測量熱電勢二者合路斷斷處ab間便電勢差△V其極性與路熱電勢致圖2-1(b)所示并規(guī)定冷端電流由A流向B稱A極B負極實驗表明△V△V與△T比關系定義△V△T微熱電勢熱電勢率稱塞貝克系數(shù)塞貝克系數(shù)符號取決于組熱電偶兩種導體熱電特性結點溫度差種類目前際電工委員(IEC)推薦8種類型熱電偶作標準化熱電偶即T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型S型編輯本段熱電阻材料特性導體電阻值隨溫度變化改變通測量其阻值推算測物體溫度利用原理構溫度傳器傳器電阻溫度傳器種傳器主要用于-200-500℃溫度范圍內(nèi)溫度測量純金屬熱電阻主要制造材料熱電阻材料應具特性: ①電阻溫度系數(shù)要且穩(wěn)定電阻值與溫度間應具良線性關系 ②電阻率高熱容量反應速度快 ③材料復現(xiàn)性工藝性價格低熱敏電阻溫度特性 ④測溫范圍內(nèi)化物理特性穩(wěn)定目前工業(yè)應用廣鉑銅并已制作標準測溫熱電阻鉑電阻鉑電阻與溫度間關系接近于線性(右圖)0~630.74℃范圍內(nèi)用式表示Rt=R0(1+At+Bt2)-190~0℃范圍內(nèi)Rt=R0(1+At+Bt2十Ct3) 式:RO、Rt溫度0°及t°鉑電阻電阻值t任意溫度A、B、C溫度系數(shù)由實驗確定A=3.9684×10-3/℃B=-5.847×10-7/℃2C=-4.22×10-l2/℃3由公式看溫度傳器R0值同同溫度其Rt值同銅電阻測溫精度要求高且測溫范圍比較情況采用銅電阻做熱電阻材料代替鉑電阻-50~150℃溫度范圍內(nèi)銅電阻與溫度線性關系其電阻與溫度關系表達式Rt=R0(1+At)(2-3)式A=4.25×10-3~4.28×10-3℃銅電阻溫度系數(shù)編輯本段模擬溫度傳器傳統(tǒng)模擬溫度傳器熱電偶、熱敏電阻RTDS溫度監(jiān)控些溫度范圍內(nèi)線性溫度傳器需要進行冷端補償或引線補償;熱慣性響應間慢集模擬溫度傳器與相比具靈敏度高、線性度、響應速度快等優(yōu)點且驅(qū)電路、信號處理電路及必要邏輯控制電路集單片IC實際尺寸、使用便等優(yōu)點見模擬溫度傳器LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸型、AD590電流輸型主要介紹該類器件幾典型 AD590溫度傳器 AD590美模擬器件公司電流輸型溫度傳器供電電壓范圍3~30V輸電流223μA(-50℃)~423μA(+150℃)靈敏度1μA/℃電路串接采電阻RR兩端電壓作喻電壓注意R阻值能取太保證AD590兩端電壓低于3VAD590輸電流信號傳輸距離達1km作種高阻電流源高達20MΩ所必考慮選擇關或CMOS路轉換器所引入附加電阻造誤差適用于點溫度測量遠距離溫度測量控制 LM135/235/335溫度傳器 LM135/235/335系列美家半導體公司(NS)產(chǎn)種高精度易校集溫度傳溫度傳器器工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管該系列器件靈敏度10mV/K具于1Ω態(tài)阻抗工作電流范圍400μA5mA精度1℃LM135溫度范圍-55℃~+150℃LM235溫度范圍-40℃~+125℃LM335-40℃~+100℃封裝形式TO-46、TO-92、SO-8該系列器件廣泛應用于溫度測量、溫差測量及溫度補償系統(tǒng)編輯本段邏輯輸型溫度傳器許應用我并需要嚴格測量溫度值關溫度否超設定范圍旦溫度超所規(guī)定范圍則發(fā)報警信號啟或關閉風扇、空調(diào)、加熱器或其控制設備選用邏輯輸式溫度傳器LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510其典型代表 LM56溫度關 LM56NS公司產(chǎn)高精度低壓溫度關內(nèi)置1.25V參考電壓輸端能帶50μA負載電源電壓2.7~10V工作電流230μA內(nèi)置傳器靈敏度6.2mV/℃?zhèn)髌鬏旊妷?.2mV/℃×T+395mV MAX6501/02/03/04溫度監(jiān)控關 MAX6501/02/03/04具邏輯輸SOT-23封裝溫度監(jiān)視器件關設計非簡單:用戶選擇種接近于自需要控制溫度門限(由廠預設-45℃+115℃預設值間隔10℃)直接其接入電路即使用需任何外部元件其溫度傳器MAX6501/MAX6503漏極路低電平報警輸MAX6502/MAX6504推/拉式高電平報警輸MAX6501/MAX6503提供熱溫度預置門限(35℃+115℃)溫度高于預置門限報警;MAX6502/MAX6504提供冷溫度預置門限(-45℃+15℃)溫度低于預置門限報警于需要簡單溫度超限報警空間限應用筆記本電腦、蜂窩移電等應用說非理想該器件典型溫度誤差±0.5℃±4℃滯溫度通引腳選擇2℃或10℃避免溫度接近門限值輸穩(wěn)定類器件工作電壓范圍2.7V5.5V典型工作電流30μA編輯本段數(shù)字式溫度傳器 MAX6575/76/77數(shù)字溫度傳器采用數(shù)字式接口溫度傳器述設計問題簡化同A/D微處理器I/O管腳短缺采用間或頻率輸溫度傳器能解決述測量問題MAX6575/76/77系列SOT-23封裝溫度傳器例類器件通單線微處理器進行溫度數(shù)據(jù)傳送提供三種靈輸式--頻率、周期或定并具備±0.8℃典型精度條線允許掛接8傳器150μA典型電源電流2.7V5.5V寬電源電壓范圍及-45℃+125℃溫度范圍輸波信號具比于絕溫度周期采用6腳SOT-23封裝僅占板面該器件通條I/O與微處理器相連利用微處理器內(nèi)部計數(shù)器測周期計算溫度點檢測、直接輸數(shù)字量數(shù)字溫度傳器 DS1612美達拉斯半導體公司產(chǎn)CMOS數(shù)字式溫度傳器內(nèi)含兩揮發(fā)性存儲器存儲器任意設定限限溫度值進行恒溫器溫度控制由于些存儲器具揮發(fā)性定入即使用CPU仍獨立使用DS1612傳器溫度測量原理精度:芯片別設置振蕩頻率溫度系數(shù)較振蕩器(OSC1)溫度系數(shù)較振蕩器(OSC2)溫度較低由于OSC2門間較短溫度測量計數(shù)器計數(shù)值(n)較;溫度較高由于OSC2門間較其計數(shù)值(m)增述計數(shù)值基礎再加同實際溫度相差校數(shù)據(jù)構高精度數(shù)字溫度傳器該公司校值定入芯片揮發(fā)存儲器傳器輸數(shù)字量作實際測量溫度數(shù)據(jù)需要再進行校準測量溫度范圍-55℃~+125℃0℃~+70℃范圍內(nèi)測量精度±0.5℃輸9位編碼直接與溫度相應DS1621同外部電路控制信號數(shù)據(jù)通信通雙向總線實現(xiàn)由CPU串行鐘脈沖(SCL)SDA雙向數(shù)據(jù)線通址引腳A0、A1、A28同址配給各器件通設定寄存器設置工作式并工作狀態(tài)進行監(jiān)控測溫度數(shù)據(jù)存儲溫度傳器寄存器高溫(TH)低溫(TL)閾值寄存器存儲恒溫器輸(Tout)閾值現(xiàn)各種集溫度傳器功能越越專業(yè)化比MAXIM公司近期推MAX1619種增強型精密遠端數(shù)字溫度傳器能夠監(jiān)測遠端P-N結其自身封裝溫度具雙報警輸:ALERTOVERTALERT用于指示各傳器高/低溫狀態(tài)OVERT信號等價于自調(diào)溫器遠端溫度傳器超限觸發(fā)MAX1619與MAX1617A完全軟件兼容非適合于系統(tǒng)關斷或風扇控制甚至系統(tǒng)死鎖仍能工作美達拉斯半導體公司DS1615記錄功能溫度傳器器件包含實鐘、數(shù)字式溫度傳器、非易失性存儲器、控制邏輯電路及串行接口電路數(shù)字溫度傳器測量范圍-40℃~+85℃精度±2℃讀取9位辨率0.03125℃鐘提供間秒至月并2100前閏作修電源電壓2.2V~5.5V8腳SOIC封裝DS17775數(shù)字式溫度計及恒溫控制器集電路其包含數(shù)字溫度傳器、A/D轉換器、數(shù)字寄存器、恒溫控制比較器及兩線串行接口電路供電電壓3V至5V測量溫度精度±2℃讀取9位辨率0.5℃讀取13位辨率0.03125℃編輯本段發(fā)展趨勢現(xiàn)代信息技術三基礎信息采集(即傳器技術)、信息傳輸(通信技術)信息處理(計算機技術)傳器屬于信息技術前沿尖端產(chǎn)品尤其溫度傳器廣泛用于工農(nóng)業(yè)產(chǎn)、科研究等領域數(shù)量高居各種傳器首溫度傳器發(fā)展致經(jīng)歷三階段;(1)傳統(tǒng)立式溫度傳器(含敏元件);(2)模擬集溫度傳器/控制器;(3)智能溫度傳器際新型溫度傳器模擬式向數(shù)字式、由集化向智能化、網(wǎng)絡化向發(fā)展20世紀90代期早推智能溫度傳器采用8位A/D轉換器其測溫精度較低辨力能達1°C外已相繼推種高精度、高辨力智能溫度傳器所用9~12位A/D轉換器辨力般達0.5~0.0625°C由美DALLAS半導體公司新研制DS1624型高辨力智能溫度傳器能輸13位二進制數(shù)據(jù)其辨力高達0.03125°C測溫精度±0.2°C提高通道智能溫度傳器轉換速率芯片采用高速逐逼近式A/D轉換器AD7817型5通道智能溫度傳器例本傳器、每路遠程傳器轉換間別僅27us、9us進入21世紀智能溫度傳器朝著高精度、功能、總線標準化、高靠性及安全性、發(fā)虛擬傳器網(wǎng)絡傳器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技向迅速發(fā)展目前智能溫度傳器總線技術實現(xiàn)標準化、規(guī)范化所采用總線主要單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線spI總線溫度傳器作機通專用總線接口與主機進行通信: 回答者：網(wǎng)友

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