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温度传感器工作原理 传感器工作原理

时间:2020-05-15    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

    温度有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)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。

    1、热电偶的工作原理

    当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端)或冷端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向),称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向),称为汤姆逊效应。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。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势,此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关,而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的数不同而产生的电势,热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处a,b之间便有一电动势差△V,其极性和大小与回路中的热电势一致。并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B为负极。实验表明,当△V很小时,△V与△T成正比关系。定义△V对△T的微分热电势为热电势率,又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。

    目前,国际委员会(IEC)推荐了8种类型的热电偶作为标准化热电偶,即为T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。

    2、热电阻的工作原理

    导体的电阻值随温度变化而改变,通过测量其阻值推算出被测物体的温度,利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器,这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量。纯金属是热电阻的主要制造材料,热电阻的材料应具有以下特性:①电阻温度系数要大而且稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。

    ②电阻率高,热容量小,反应速度快。

    ③材料的复现性和工艺性好,价格低。

    ④在测温范围内化学物理特性稳定。

    目前,在工业中应用广泛的铂和铜,并已制作成标准测温热电阻

    3、红外温度传感器

    在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0、75~100μm的红外线,红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

    SMTIR9901/02是荷兰SmartecCompany生产的一款现在市场上应用比较广的红外传感器,它是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上,底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量,高温接点上面的黑色吸收层将入射的放射线转化为热能,由热电效应可知,输出电压与放射线是成比例的,通常热电堆是使用BiSb和NiCr作为热电偶。此外,SMT9902sil内部嵌入以Ni1000温度传感器和一小视角的硅滤片,使得测量温度更加的准确。因为红外辐射特性与温度相关,可以使用不同的滤镜来测量不同的温度范围。成熟的半导体工艺是产品小型化,低成本化。为了满足某些应用,红外传感器开口视角可以设计成小至7°。

    4、模拟温度传感器

    常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103电压输出型、AD590电流输出型。

    AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,输出电流223μA(-50℃)~423μA(+150℃),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。注意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。

    5、逻辑输出型温度传感器

    设定一个温度范围,一旦温度超出所规定的范围,则发出报警信号,启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备,此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。

    LM56是NS公司生产的高精度低压温度开关,内置1、25V参考电压输出端。最大只能带50μA的负载。电压从2、7~10V,工作电流量大230μA,内置传感器的灵敏度为6、2mV/℃,传感器输出电压为6、2mV/℃×T+395mV。

    6、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。

光电传感器的分类

    光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

    光电传感器的分类

    1)漫反射型:

    一般型或能量型 (-8),聚焦式 (-8-H),带背景抑制功能型 (-8-H)  光电传感器,带背景分析功能型 (-8-HW)

    2)反射板型:

    一般型 (-6),带偏振滤波功能型 (-54, -55),带透明体检测功能型 (-54-G),带前景抑制功能型 (-54-V)

    3)对射型

    4)槽型

    5)光纤传感器:塑料光纤型,玻璃光纤型

    6)色标传感器,颜色传感器,荧光传感器

    7)光通讯

    8)激光测距:三角反射原理型,相位差原理型,时间差原理型

    9)光栅

    10)防爆/隔爆型

    2. 安全光电传感

    1)安全对射光电

    2)安全光栅

    3)安全光幕

    4)安全控制器

    3. 门控光电传感器

    1)雷达传感器:区域检测型

    2)主动式传感器:单光束型,多光束型,区域检测型

    3)被动式传感器:区域检测型

    4)电梯光幕

    5)通用光电:槽形,对射型等

    ①检测距离长

    如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等) 无法离检测。

    ②对检测物体的限制少

    由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定 在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。

    ③响应时间短

    光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。

    ④分辨率高

    能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

    ⑤可实现非接触的检测

    可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此,传感器能长期使用。

    ⑥可实现颜色判别

    通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合 而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。

    光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。

    光电效应原理

    光电元件是光电传感器中重要的组成部分,它的核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性,光是由光速运动的光子所组成, 当物体受到光线照射时,其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态,自身的电性质也会发生改变,这样的现象称为光电效应。

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温湿度传感器对恒温恒湿试验箱作用

  温湿度传感器属于恒温恒湿试验箱小零部件,可是不要忽悠这个小零部件,对设备温度控制精度至关重要作用。恒温恒湿试验箱控制精度在0.1度,温度显示就由传感器决定。

  温湿度传感器好坏怎么分别:

  1、当购买一台新设备请第三方比较权威检测机构。

  2、温湿度传感器质量好的价格在几百元一支,电子式传感器在几仟元一支;

  3、普通温湿度传感器价格在几十元一支,恒温恒湿试验箱温湿度传感器用得好,温度就控制得好,温度偏差在2度以内;

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