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常用溫度傳感器

2016-07-05

一. 接觸式溫度傳感器
1. 熱電偶:
(1) 測溫原理:

兩種不同成分的導體(稱為熱電偶絲或熱電極)兩端接合成回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表連接,顯示出熱電偶所產生的熱電動勢,通過查詢熱電偶分度表,即可得到被測介質溫度。

(2) 測溫范圍:

常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量,某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800℃(如鎢-錸)。

(3) 常用熱電偶型號:


(4) 實例:

T型熱電偶,測溫范圍-40~350℃。

 

2. 熱電阻:

(1) 測溫原理:
       熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的,即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此,只要測量出感溫熱電阻的阻值變化,就可以測量出溫度。 目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。

       金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示,即: Rt=Rt0[1+α(t-t0)] ,式中,Rt為溫度t時的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0℃)時對應電阻值;α為溫度系數。

半導體熱敏電阻的阻值和溫度關為: Rt =AeB/t ,式中Rt為溫度為t時的阻值;A、B取決于半導體材料的結構的常數。 


(2) 測溫范圍:

       金屬熱電阻一般適用于-200~500℃范圍內的溫度測量,其特點是測量準確、穩定性好、性能可靠。


半導體熱敏電阻測溫范圍只有-50~300℃左右, 且互換性較差,非線性嚴重,但溫度系數更大,常溫下的電阻值更高(通常在數千歐以上)。


(3) 常用熱電阻:

目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅:鉑電阻精度高,適用于中性和氧化性介質,穩定性好,具有一定的非線性,溫度越高電阻變化率越小;銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線性關系,溫度線數大,適用于無腐蝕介質,超過150℃易被氧化。

中國最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種,它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000;銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應用最為廣泛。


(4) 實例:

Pt100為正溫度系數熱敏電阻傳感器,測量范圍-200℃~850℃,允許溫度偏差值0.15+0.002|t|,最小置入深度200mm,最大允許電流5mA。


3. 集成溫度傳感器:

模擬式溫度傳感器:

(1) 原理:

將驅動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上,具有實際尺寸小、使用方便、靈敏度高、線性度好、響應速度快等優點。

(2) 常見模擬式溫度傳感器:

電壓輸出型:

LM3911、LM335、LM45、AD22103。 電流輸出型:     AD590。


數字式溫度傳感器:

(1) 原理:

將敏感元件、A/D轉換單元、存儲器等集成在一個芯片上,直接輸出反應被測溫度的數字信號,使用方便,但響應速度較慢(100ms數量級)。

(2) 實例:

接口的數字式溫度傳感器,供電電壓范圍為3~5.5V,測溫范圍為-55℃~+125℃,可編程的9~12位分辨率,對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,出廠設置默認為12位,在12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字。


二. 非接觸式溫度傳感器
常用紅外溫度傳感器比較:
傳感器型號           測溫范圍              典型應用
OTP-538F2S    -40~+500℃        醫學(耳溫機),家庭設施(吹風機等)
TS105-1           -20~100℃(精確度:-0.45±0.08 %/K) 紅外測溫儀,非接觸溫度測量,移動物體溫度測量 TS105-2          -20~100℃            溫度計,微波爐,室內空調,高溫計,汽車環境控制
TS118-1    跟處理電路相關(普通-20~300℃)   無接觸溫度測量,移動物體溫度測量,溫度控制,火災報警
TS118-3    跟處理電路相關(普通-20~300℃)   無接觸溫度測量,溫度控制,火災報警,氣候控制系統
TSEV01     0~300℃(精確度:0.1℃)                 家庭,醫療,汽車,安全,工業


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