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温度传感器工作原理及种类介绍

发布时间:2021-03-05 11:11:25 阅读量:634

  温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。温度传感器对于环境温度的测量非常准确,广泛应用于农业、工业、车间、库房等领域。


 一.温度传感器工作原理

  温度传感器,利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

 

    温度是最常测量的变量之一,因此有很多方法可以感知温度。温度传感可以通过直接接触加热源进行,也可以远程进行,而不需要使用辐射能直接接触辐射源。

  
   现代的温度传感器外形非常得小,这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中,也为我们的生活提供了无数的便利和功能。

 

 二.温度传感器种类介绍

 温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

 

温度传感器


 1.热电偶温度传感器

  热电偶温度传感器主要利用的是热电效应,其由两种不同材料的导体构成,这两种导体接触时构成一个闭合回路,两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。热电偶温度传感器结构简单、使用方便、测温范围宽、精确度高、稳定性高,在温度测量这个行业中具有广泛的应用。

 

 2.热敏电阻传感器

 热敏电阻是敏感元件的一类,热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变,与一般的固定电阻不同,属于可变电阻的一类,广泛应用于各种电子元器件中,热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度,有较好的精度,但它比热偶贵,可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ,每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。

 

   不同于电阻温度计使用纯金属,在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物,正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件,热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度,通常是-90℃~130℃。

 

3.模拟温度传感器

   AD590是一款电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,输出电流223μA~423μA,灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时,R两端的电压可作为输出电压。R的阻值不能取得太大,以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源,最高可达20MΩ,所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

 

4.数字式温度传感器

    它采用硅工艺生产的数字式温度传感器,其采用PTAT结构,这种半导体结构具有精确的,与温度相关的良好输出特性。PTAT的输出通过占空比比较器调制成数字信号,占空比与温度的关系如下式:DC=0.32+0.0047*t,t为摄氏度。输出数字信号故与微处理器MCU兼容,通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比,即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺,分辨率优于0.005K。测量温度范围-45到130℃,故广泛被用于高精度场合。
 

标签: 传感器 温度传感器

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