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温度传感器的散热问题怎样来解决如何挑选购买传感器

时间：2020-07-20 来源：仪多多仪器网作者：仪多多商城

随着电子系统越来越朝着多功能、更高性能和更小封装的趋势发展，系统散热问题日渐成为设计环节中必须考虑的因素。系统过热会降低性能，损坏元件或产生安全隐患。为跟踪并降低系统散热而引发的问题，通常需要监控两个参数：持续温度测量和过热警报。

用于进行持续温度测量和过热警报指示的传统分离元件电路在传感器元件中使用热敏电阻器（热敏电阻），通常采用负温度系数（NTC）热敏电阻。随着温度的升高，NTC热敏电阻的电阻值降低。

处理器的模数转换器用于采集温度模拟电压（VteMP）。当温度超出临界值时，数字比较器的输出端会驱动处理器的输入端进行提示。

电压分频器直接衍生模拟温度信号，作为热敏电阻温度模拟信号的电压电平。RBIAS电阻器能够设置电路增益，并使热敏电阻保持在允许的功率内工作，从而最大限度地减小温度导致的电阻误差。过热警报通过将热敏电阻的输出端与比较器的输入端相连接而产生。参考电压与比较器的另一输入端相连，以设置比较器输出端被激活的电压值（过热电平）。通过采用磁滞反馈回路用于避免比较器在VTEMP等于VREF时来回快速开关。但是分立热敏电阻解决方案会存在许多设计问题。而LM57集成模拟温度传感器和温度开关能够解决这些设计问题，并提高系统的性能。

NTC电路的另一个误差源是VTRIP的误差。zui大程度降低这一误差的一种途径是使用高精度参考端。但是，比较器的输入端会收集到来自参考端的噪声。比较器的跳脱点会随着噪声产生的信号电平的变化而不同。LM57采用一种zhuan利技术从而解决了这个问题。用户可以通过选择两个电阻器RSENSE1和 RSENSE2的值设置VTRIP的值。LM57使用数模转换器确定跳脱电压范围。只要感应线路中电压在指定范围内，跳脱温度就不会产生变化。这表示 LM57感应输入不会受到输入端适量噪声的影响。这还意味着只要电阻器的容差在1%或更低，各电阻器的跳脱点就不会变化。

在传感器测量中获得最大的精确度需要注意量化噪声误差，这是由模拟信号向二进制数据转换产生的误差。模拟信号经过数字化，得出的是一个接近实际测得模拟值的数字值。数字测量的最小增量（LSB）是将模数转换器参考电压除以模数转换器的可数代码数得出的电压。例如，使用2.56V参考电压的8位模数转换器产生的LSB值为2.56V÷28 = 10mV。测得的模拟值和数字值之间的任何差值将称为转换中的误差，这被称为转换噪声或转换误差。例如，如果尝试采集1.384V信号，此信号经数字化获得接近10mV的值，假设达到1.380V，则采样值具有4mV的转换噪声值。

那么，此噪声在温度误差中意味着什么？答案取决于传感器输出的增益。传感器的增益幅度越大，就越少受到噪声的影响——传感器增益越高，量化噪声产生的误差越小。

由于采取单一封装，体积小，从而节省了板空间和生产成本，并提高了质量。如果在分立解决方案中结合多个元件将占用更大板空间，因为各元件间需要保持最小间距。设计每增加一个新元件，在电路中放置该元件的成本就累加到产品成本中。每个附加元件都需要增加一个设备和两个或更多连线，因此在设计中需要考虑更多的问题。

（来源：网络，版权归原作者）

温度传感器几种常见的故障解决
目前温度传感器越来越多的在不同领域有所使用，在使用过程中不可避免的会出现这样或那样的问题。一般来说，温度传感器出现故障的情况很少见，只要出厂的时候进行仔细的检测，这些情况都是可以避免的，所以温度传感器在出厂的时候一地要进行检验，客户也可找传感器厂家索要出厂检测报告进行参考。

温度传感器技术已经非常成熟了，在各工厂中非常常见，温度传感器经常和一些仪表配套使用，在配套使用过程中经常有一些小的故障。故在此列举几种常见的故障及遇到故障之后的解决方法：

、被测介质温度升高或者降低时变送器输出没有变化，这种情况大多是温度传感器密封的问题，可能是由于温度传感器没有密封好或者是在焊接的时候不小心将传感器焊了个小洞，这种情况一般需要更换传感器外壳才能解决。

第二、输出信号不稳定，这种原因是温度源本事的原因，温度源本事就是一个不稳定的温度，如果是仪表显示不稳定，那就是仪表的抗干扰能力不强的原因。

第三、变送器输出误差大，这种情况原因就比较多，可能是选用的温度传感器的电阻丝不对导致量程错误，也有可以能是传感器出厂的时候没有标定好。

温度传感器出现故障的情况很少见，只要出厂的时候进行仔细的检测，这些情况都是可以避免的，所以温度传感器在出厂的时候一地要进行检验，客户也可找传感器厂家索要出厂检测报告进行参考。

温度传感器工作原理

　　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。

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