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常用溫度傳感器比較

更新時間:2016-04-12   點擊次數:1008次

常用溫度傳感器比較
   常用溫度傳感器比較

 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zui低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),zui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℃,詳細信息見T型熱電偶實例。

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系為:  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zui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zui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。

(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|,zui小置入深度200mm,zui大允許電流5mA,詳細信息見Pt100實例。

 3. 集成溫度傳感器:

<1>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。

(3) 實例:      LM135\235\335系列是美國國家半導體公司(NS)生產的一種高精度易校正的集成溫度傳感器,是電壓輸出型溫度傳感器,工作特性類似于齊納穩壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K,具有小于1Ω的動態阻抗,工作電流范圍從400μA到5mA,精度為1℃,LM135的溫度范圍為-55℃~+150℃,LM235的溫度范圍為-40℃~+125℃,LM335為-40℃~+100℃。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該器件廣泛應用于溫度測量、溫差測量以及溫度補償系統中。詳細信息見LM135,235,335.pdf。  AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為3~30V,可以承受44V正向電壓和20V反向電壓,測溫范圍為-55℃~+150℃,輸出電流為223μA~423μA,輸出電流變化1μA相當于溫度變化1℃,zui大非線性誤差為±0.3℃,響應時間僅為20μs,重復性誤差低至±0.05℃,功耗約為2mW,輸出電流信號的傳輸距離可達到1km以上,作為一種高阻電流源,zui高可達20MΩ,所以它不必考慮選擇開關或CMOS多路轉換器所引入的附加電阻造成的誤差,適用于多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。詳細信息見AD590.pdf。

<2>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:  DS18B20是美國Dallas半導體公司生產的世界上*片支持“一線線”  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zui多在750ms內把溫度值轉換為數字。  

 

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