常用温度传感器

2016-07-05

一. 接触式温度传感器
1. 热电偶:
(1) 测温原理:

两种不同成分的导体(称为热电偶丝或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表连接,显示出热电偶所产生的热电动势,通过查询热电偶分度表,即可得到被测介质温度。

(2) 测温范围:

常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。

(3) 常用热电偶型号:


(4) 实例:

T型热电偶,测温范围-40~350℃。

 

2. 热电阻:

(1) 测温原理:
       热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

       金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即: Rt=Rt0[1+α(t-t0)] ,式中,Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关为: Rt =AeB/t ,式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。 


(2) 测温范围:

       金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。


半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差,非线性严重,但温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上)。


(3) 常用热电阻:

目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150℃易被氧化。

中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种,它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。


(4) 实例:

Pt100为正温度系数热敏电阻传感器,测量范围-200℃~850℃,允许温度偏差值0.15+0.002|t|,最小置入深度200mm,最大允许电流5mA。


3. 集成温度传感器:

模拟式温度传感器:

(1) 原理:

将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上,具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。

(2) 常见模拟式温度传感器:

电压输出型:

LM3911、LM335、LM45、AD22103。 电流输出型:     AD590。


数字式温度传感器:

(1) 原理:

将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上,直接输出反应被测温度的数字信号,使用方便,但响应速度较慢(100ms数量级)。

(2) 实例:

接口的数字式温度传感器,供电电压范围为3~5.5V,测温范围为-55℃~+125℃,可编程的9~12位分辨率,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,出厂设置默认为12位,在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。


二. 非接触式温度传感器
常用红外温度传感器比较:
传感器型号           测温范围              典型应用
OTP-538F2S    -40~+500℃        医学(耳温机),家庭设施(吹风机等)
TS105-1           -20~100℃(精确度:-0.45±0.08 %/K) 红外测温仪,非接触温度测量,移动物体温度测量 TS105-2          -20~100℃            温度计,微波炉,室内空调,高温计,汽车环境控制
TS118-1    跟处理电路相关(普通-20~300℃)   无接触温度测量,移动物体温度测量,温度控制,火灾报警
TS118-3    跟处理电路相关(普通-20~300℃)   无接触温度测量,温度控制,火灾报警,气候控制系统
TSEV01     0~300℃(精确度:0.1℃)                 家庭,医疗,汽车,安全,工业


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