傳感器原理溫傳感器實(shí)用教案

1、2.1 溫標(biāo)(wnbio)及測(cè)溫方法 2.1.1 溫 標(biāo) 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo):1.攝氏溫標(biāo);2.華氏溫標(biāo);3. 列氏溫標(biāo)。攝氏、華氏、列氏溫度之間的換算關(guān)系為 C=(5/9)*(F-32)=(5/4)R 熱力學(xué)溫標(biāo):1848年威廉.湯姆首先提出以熱力學(xué)第二定律(dngl)為基礎(chǔ)建立起來的溫度僅與熱量有關(guān)而與物質(zhì)無關(guān)的熱力學(xué)溫標(biāo)。因是開爾文總結(jié)出來的故又稱為開爾文溫標(biāo)，用符號(hào) K表示。 國際實(shí)用溫標(biāo) 為了解決國際上溫度標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一及實(shí)用問題，國際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度（即能保證一定的準(zhǔn)確度），又使用方便、容易實(shí)現(xiàn)的溫標(biāo)，這就是國際實(shí)用溫標(biāo)，又稱國際溫標(biāo)。第1頁/共56頁第一頁，共57頁。2.

2、1 溫標(biāo)(wnbio)及測(cè)溫方法 2.1.2 溫度檢測(cè)的主要方法及分類 溫度檢測(cè)方法一般可以分為(fn wi)兩大類，即接觸測(cè)量法和非接觸測(cè)量法。常用的測(cè)溫方法、類型及特點(diǎn)如表2.1.1所示。 第2頁/共56頁第二頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器 熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的，實(shí)現(xiàn)了將溫度的變化轉(zhuǎn)化為元件電阻的變化。有金屬（鉑、銅和鎳）熱電阻及半導(dǎo)體熱電阻（稱為熱敏電阻）。2.2.1 金屬熱電阻傳感器 1、熱電阻類型:金屬熱電阻主要(zhyo)有鉑電阻、銅電阻和鎳電阻等,其中鉑電阻和銅電阻最為常見。 (1) 鉑熱電阻： 在-2000

3、的范圍內(nèi) 在0850的范圍內(nèi) (2) 銅熱電阻：可表示為 第3頁/共56頁第三頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器 2、熱電阻的結(jié)構(gòu):熱電阻主要由電阻體、絕緣(juyun)套管和接線盒等組成。電阻體由電阻絲、引出線、骨架等組成。第4頁/共56頁第四頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器n3 、熱電阻傳感器的測(cè)量(cling)電路 n (1)三線制 (2)四線制第5頁/共56頁第五頁，共57頁。 2.2.2 半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。 1、特性：溫度特性和伏安特性 NTC型、PTC型、CTR型三類(sn li)熱

4、敏電阻的特性曲線如圖2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器 )11(00TTTeRR 12TdTdRRTT第6頁/共56頁第六頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器 2、熱敏電阻的主要參數(shù) 標(biāo)稱電阻值RH： 是指環(huán)境溫度(wnd)為25 0.2時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱冷電阻，單位為。 耗散系數(shù)H： 是指熱敏電阻的溫度(wnd)變化與周圍介質(zhì)的溫度(wnd)相差1時(shí)，熱敏電阻所耗散的功率，單位為W-1。 電阻溫度(wnd)系數(shù)：熱敏電阻的溫度(wnd)變化1 時(shí)，阻值的變化率。通常指溫標(biāo)為20 時(shí)的溫度(wnd)系數(shù)，單位為（%）-1。 第7頁/共56頁第七頁，共57頁。2.2 電阻(di

5、nz)式溫度傳感器熱容量C： 熱敏電阻的溫度變化1 時(shí)，所需吸收或釋放的能量，單位為J-1。 時(shí)間常數(shù)：是指溫度為T0的熱敏電阻，在忽略其通過電流所產(chǎn)生熱量的作用下，突然置于溫度為T的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量達(dá)到T = 0.63（T - T0）時(shí)所需時(shí)間，它與電容C和耗散(ho sn)系數(shù)H之間的關(guān)系如下：HC第8頁/共56頁第八頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器 3、熱敏電阻的特點(diǎn): 靈敏度高,體積小、熱貫性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)，熱敏電阻的缺點(diǎn)是復(fù)現(xiàn)性和互換性差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍較窄，目前(mqin)只能達(dá)到-50300。 4、熱敏電

6、阻的應(yīng)用: （1）溫度測(cè)量 （2）溫度補(bǔ)償 第9頁/共56頁第九頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器第10頁/共56頁第十頁，共57頁。2.2 電阻(dinz)式溫度傳感器（3）溫度控制：用熱敏電阻與一個(gè)電阻相串聯(lián)，并加上恒定的電壓，當(dāng)周圍介質(zhì)溫度升到某一數(shù)值時(shí)，電路中的電流可以由十分之幾毫安突變?yōu)閹资涟?。因?ync)可以用繼電器的繞阻代替不隨溫度變化的電阻。當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，繼電器的動(dòng)作反應(yīng)溫度的大小，所以熱敏電阻可用作溫度控制。 （4）過熱保護(hù)第11頁/共56頁第十一頁，共57頁。2.3 薄膜熱傳感器 薄膜熱傳感器是隨著人們對(duì)溫度信息(xnx)獲取的手段要

7、求越來越高，對(duì)溫度傳感器的超小型化的要求越來越迫切而產(chǎn)生的。由于薄膜熱電阻的性能優(yōu)良，可以替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型熱傳感器，適用于物體表面、快速和小間隙場(chǎng)所的溫度測(cè)量，因而被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、能源、交通、機(jī)電、儀器儀表和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。 2.3.1 金屬薄膜熱電阻 1、薄膜熱傳感器的結(jié)構(gòu)n基片n敏感膜n引線nWnL第12頁/共56頁第十二頁，共57頁。2.3 薄膜熱傳感器2、薄膜熱電阻的測(cè)溫機(jī)理 鉑熱電阻在2000范圍內(nèi)的電阻與溫度的關(guān)系(gun x)近似地表示，即)100(13o20tCtCBtAtRRt00RtRRt第13頁/共56頁第十三頁，共57頁。2.3 薄膜熱傳感器2.3.2 多晶硅

8、薄膜熱電阻 1、結(jié)構(gòu)(jigu) 2、測(cè)溫機(jī)理）（）（）（）（TKqUTKKTKKTKKTBCBA003030exp1第14頁/共56頁第十四頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 2.4.1 熱電偶測(cè)溫原理 1、熱電偶的特點(diǎn) 測(cè)量范圍寬、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠、信號(hào)可以遠(yuǎn)傳和記錄(jl)。 2、熱電偶的分類 （1）熱電偶材料分：貴金屬、廉價(jià)金屬、難熔金屬和非金屬。 （2）按用途和結(jié)構(gòu)分：普通工業(yè)用（直形、角形和錐形）和專用（鋼水消耗、多點(diǎn)式和表面測(cè)溫）。 第15頁/共56頁第十五頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 3、熱電偶的測(cè)溫原理(yunl): 熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)，在兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)

9、體）A和B組成的閉合回路中，如果它們兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，則回路中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，通常我們稱這種現(xiàn)象為熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象就是熱電效應(yīng) 。 接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。 )(1),(000dtdttNdNekUUTTEATTAATATA)()(ln)(TNTNekTTEBAAB第16頁/共56頁第十六頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 當(dāng)熱電偶材料一定時(shí)，熱電偶的總電勢(shì)(dinsh)成為溫度T和T0的函數(shù)差。即 如果使冷端溫度T0固定,則對(duì)一定材料的熱電偶，其總電 勢(shì)就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即 )()(),(00TfTfTTEAB)()(),(0TCTfTTEAB第17頁/共56頁第十七頁，共57頁。2

10、.4 熱電偶傳感器 由此可得有關(guān)熱電偶的幾個(gè)結(jié)論 (1)熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極，否則無論熱 電偶兩端溫度如何，熱電偶回路總熱電勢(shì)為零。 (2)盡管采用兩種不同的金屬，若熱電偶兩接點(diǎn)溫度相等， 即T=T0，回路總電勢(shì)為零。 (3)熱電勢(shì)只與結(jié)點(diǎn)(ji din)溫度有關(guān)，與中間各處溫度無關(guān)。 第18頁/共56頁第十八頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 4、熱電偶基本定律 （1）均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其截面、長(zhǎng)度如何(rh)以及各處的溫度如何(rh)分布，都不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。 （2）中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中，接入

11、第三種導(dǎo)體C，只要這第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)保持不變。即第三種導(dǎo)體C的引入對(duì)熱電偶回路的總電動(dòng)勢(shì)沒有影響。 第19頁/共56頁第十九頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器（3）中間溫度定律 在熱電偶回路中，兩結(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，等于(dngy)該熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T、Ta和Ta、T0時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，即（4）標(biāo)準(zhǔn)電極定律 當(dāng)溫度為T、T0時(shí)，用導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于(dngy)AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)之代數(shù)和，即 導(dǎo)體C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極，故把這一定律稱為標(biāo)準(zhǔn)電極定律。), 0()0 ,(),(00TETETTEABABAB),(),(),(0

12、00TTETTETTECBACAB第20頁/共56頁第二十頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 2.4.2 熱電極材料及常用熱電偶 1、熱電極材料 （1） 在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測(cè)介質(zhì)變化，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，不易氧化或腐蝕。 （2） 導(dǎo)電率要高，并且電阻溫度系數(shù)要小。 （3） 它們組成的熱電偶，熱電動(dòng)勢(shì)隨溫度的變化率要大，并且希望該變化率在測(cè)溫范圍內(nèi)接近常數(shù)。 （4） 材料的機(jī)械強(qiáng)度要高，復(fù)制性要好，復(fù)制工藝(gngy)要簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。第21頁/共56頁第二十一頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器2、標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 （1）鉑銠10-鉑熱電偶(S型) （2）鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B

13、型) （3）鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶(K型) （4）鎳鉻-考銅熱電偶（E型）3、非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 （1）鎢錸系：通常用于測(cè)量300 2000，分度誤差(wch)為 1%的溫度，短時(shí)間測(cè)量可達(dá)3 000。 （2）銥銠系：在中性介質(zhì)和真空中測(cè)溫可長(zhǎng)期使用到2 000左右。 （3）鎳鈷-鎳鋁：測(cè)溫范圍為300 1 000 。 第22頁/共56頁第二十二頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 2.4.3 熱電偶的結(jié)構(gòu) 1、普通型熱電偶:通常(tngchng)都是由熱電極、絕緣材料、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。 2、鎧裝熱電偶:鎧裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管經(jīng)拉伸加工而成的組合體，其結(jié)構(gòu)分單

14、芯和雙芯兩種。 第23頁/共56頁第二十三頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 2.4.4 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 由熱電偶的作用原理可知，熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的大小，不僅與測(cè)量端的溫度有關(guān)，而且與冷端的溫度有關(guān)，是測(cè)量端溫度t和冷端溫度t 0的函數(shù)差。 1、補(bǔ)償導(dǎo)線法:常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線參見表2.4.2。 在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意以下問題: （1） 補(bǔ)償導(dǎo)線只能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi) ( 一般為 0 100 ) 與熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)相等或相近。 （2） 不同型號(hào)的熱電偶有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線。 （3） 熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的兩個(gè)(lin )接點(diǎn)處要保持同溫度。 （4） 補(bǔ)償導(dǎo)線有正、負(fù)極，與熱電偶的正、負(fù)極相連。 （

15、5） 補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只是延伸熱電偶的自由端，當(dāng)自 由端t0 0時(shí)，還需進(jìn)行其他補(bǔ)償與修正。第24頁/共56頁第二十四頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器2、計(jì)算法：3、冰浴法：把熱電偶的冷端置于冰水混合物的容器里，保證使 t 0 = 0 。這種辦法最為妥善，然而(rn r)不夠方便，所以僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用。 )0 ,(),()0 ,(00tEttEtE第25頁/共56頁第二十五頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器 4、補(bǔ)償電橋法:補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起(ynq)的熱電勢(shì)變化值，如圖所示。 5、軟件處理法第26頁/共56頁第二十六頁，共57頁。2.4

16、熱電偶傳感器2.4.5 熱電偶常用測(cè)溫線路 1、測(cè)量(cling)某點(diǎn)溫度的基本電路 2、測(cè)量(cling)兩點(diǎn)之間溫度差的測(cè)溫電路 第27頁/共56頁第二十七頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器3、測(cè)量多點(diǎn)的測(cè)溫線路 多個(gè)被測(cè)溫度用多支熱電偶分別測(cè)量，但多個(gè)熱電偶共用一臺(tái)顯示儀表(ybio)，它們是通過專用的切換開關(guān)來進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的。 第28頁/共56頁第二十八頁，共57頁。2.4 熱電偶傳感器4、測(cè)量平均溫度的測(cè)溫線路:其缺點(diǎn)(qudin)是當(dāng)某一熱電偶燒斷時(shí)，不能很快地覺察出來。 5、測(cè)量幾點(diǎn)溫度之和的測(cè)溫線路:優(yōu)點(diǎn)是熱電偶燒壞時(shí)可立即知道，還可獲得較大的熱電動(dòng)勢(shì)。第29頁/共56頁第二十

17、九頁，共57頁。2.5 輻射式溫度傳感器與接觸式測(cè)溫相比較： 1. 傳感器和被測(cè)對(duì)象不接觸，不會(huì)破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，故可測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度并可進(jìn)行遙測(cè)。 2. 由于傳感器或熱輻射探測(cè)器不必達(dá)到與被測(cè)對(duì)象同樣的溫度，故儀表的測(cè)溫上限不受傳感器材料熔點(diǎn)的限制，從理論上說儀表無測(cè)溫上限。 3. 在檢測(cè)過程中傳感器不必和被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡，故檢測(cè)速度快，響應(yīng)時(shí)間短，適于快速測(cè)溫。2.5.1 輻射測(cè)溫的物理基礎(chǔ)(jch) 輻射式溫度傳感器是利用物體的輻射能隨溫度變化的原理制成的。 第30頁/共56頁第三十頁，共57頁。2.5 輻射式溫度傳感器1、熱輻射:物體受熱，激勵(lì)了原子中帶電粒子，使一部分熱能以電

18、磁波的形式向空間(kngjin)傳播，它不需要任何物質(zhì)作媒介（即在真空條件下也能傳播），將熱能傳遞給對(duì)方，這種能量的傳播方式稱為熱輻射（簡(jiǎn)稱輻射），傳播的能量叫輻射能。輻射能量的大小與波長(zhǎng)、溫度有關(guān)。 2、黑體:所謂黑體是指能對(duì)落在它上面的輻射能量全部吸收的物體。在某個(gè)給定溫度下，對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的黑體輻射能量是不相同的，在不同溫度下對(duì)應(yīng)全波長(zhǎng)（：0）范圍總的輻射能量也是不相同的。 第31頁/共56頁第三十一頁，共57頁。2.5 輻射式溫度傳感器 3、輻射基本定律（1）普朗克定律:普朗克定律揭示了在各種不同溫度下黑體輻射能量按波長(zhǎng)分布的規(guī)律，其關(guān)系式 （2）斯忒藩-波耳茲曼定律:斯忒藩-波耳茲曼定

19、律確定了黑體的全輻射與溫度的關(guān)系如上。 此式表明，黑體的全輻射能是和它的絕對(duì)溫度的四次方成正比，所以這一定律又稱為四次方定律。 把灰體全輻射能 E與同一溫度下黑體全輻射能E0相比較，得到物體(wt)的另一個(gè)特征量1),(2510TCeCTE40TE第32頁/共56頁第三十二頁，共57頁。2.5 輻射式溫度傳感器 2.5.2 輻射測(cè)溫方法 1.亮度法:是指被測(cè)對(duì)象投射到檢測(cè)元件上的是被限制在某一特定波長(zhǎng)的光譜(gungp)輻射能量，而能量的大小與被測(cè)對(duì)象溫度之間的關(guān)系是普朗克公式所描述的一種輻射測(cè)溫方法，即比較被測(cè)物體與參考源在同一波長(zhǎng)下的光譜(gungp)亮度，并使二者的亮度相等，從而確定被測(cè)

20、物體的溫度，典型測(cè)溫傳感器是光學(xué)高溫計(jì)。 第33頁/共56頁第三十三頁，共57頁。2.5 輻射式溫度傳感器2.全輻射法:全輻射法是指被測(cè)對(duì)象(duxing)投射到檢測(cè)元件上的是對(duì)應(yīng)全波長(zhǎng)范圍的輻射能量，而能量的大小與被測(cè)對(duì)象溫度之間的關(guān)系是由斯忒藩波耳茲曼所描述的一種輻射測(cè)溫方法，典型測(cè)溫傳感器是輻射溫度計(jì)（熱電堆）。第34頁/共56頁第三十四頁，共57頁。2.5 輻射式溫度傳感器 3.比色法:被測(cè)對(duì)象的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光譜輻射能量投射到一個(gè)檢測(cè)元件上，或同時(shí)投射到兩個(gè)檢測(cè)元件上，根據(jù)它們的比值(bzh)與被測(cè)對(duì)象溫度之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)溫的方法，比值(bzh)與溫度之間的關(guān)系由兩個(gè)不同波長(zhǎng)下普

21、朗克公式之比表示，典型測(cè)溫傳感器是比色溫度計(jì)。 第35頁/共56頁第三十五頁，共57頁。2.6 石英(shyng)晶體測(cè)溫傳感器 石英晶體諧振器的等效電路 溫度(wnd)與頻率的關(guān)系3020000)()()(TTCTTBTTAfffT第36頁/共56頁第三十六頁，共57頁。 2.6 2.6 石英(shyng)(shyng)晶體測(cè)溫傳感器 石英晶體數(shù)字溫度計(jì)的原理(yunl)框圖如圖 晶 體 探頭晶體基準(zhǔn)振蕩器振蕩器混頻器低通濾波器數(shù)字顯示計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)間隔f f 0f f 0f 第37頁/共56頁第三十七頁，共57頁。2.7 光纖傳感器 2.7.1 光纖傳感原理 1、光纖結(jié)構(gòu):光纖為玻璃光纖，其結(jié)

22、構(gòu)如圖所示，它由導(dǎo)光的纖芯及其周圍的包層組成，包層的外面常有塑料或橡膠等保護(hù)套。包層折射率n1略小于纖芯折射率n2，它們的相對(duì)折射率差 通常為0.0050.14這樣(zhyng)的構(gòu)造可以保證入射到光纖內(nèi)的光波集中在芯子內(nèi)傳播。 121nn第38頁/共56頁第三十八頁，共57頁。2.7 光纖傳感器2、工作原理(yunl):光纖工作的基礎(chǔ)是光的全反射。當(dāng)端面入射的光滿足全反射條件時(shí) 即使用時(shí)應(yīng)使入射光處于2c的光錐角內(nèi)，光纖才能理想地導(dǎo)光。否則，這些光線便從包層中逸出而產(chǎn)生漏光。 3、光纖分類:按傳輸?shù)哪Ｊ椒譃閱文：投嗄深悺?(sin121nnc212221212122100)()1 (sin

23、nnnnnn第39頁/共56頁第三十九頁，共57頁。2.7 光纖傳感器 2.7.2 光纖溫度傳感器 光纖溫度傳感器按其工作原理可分兩大類：功能型和非功能型。 1、功能型:功能型也稱物性型或傳感型，是利用(lyng)其某種參數(shù)隨溫度變化的特性作為傳感器的主體，即將其作為敏感元件進(jìn)行測(cè)溫。 第40頁/共56頁第四十頁，共57頁。2.7 光纖傳感器2、非功能型:非功能型也稱結(jié)構(gòu)型或傳光型，光纖在這類傳感器中只是作傳光的媒質(zhì)，還須要加上其它(qt)的敏感元件才能構(gòu)成傳感器。第41頁/共56頁第四十一頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 集成溫度傳感器是利用晶體管PN結(jié)的電流與電壓(d

24、iny)特性與溫度的關(guān)系，把敏感元件、放大電路和補(bǔ)償電路等部分集成化，并把它們裝封在同一殼體里的一種一體化溫度檢測(cè)元件。一般只能用來測(cè)50以下的溫度。2.8.1 集成溫度傳感器工作原理及分類 1、工作原理nqKTRRUoln12第42頁/共56頁第四十二頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 2、分類 電壓型、電流型、數(shù)字(shz)輸出型，典型的電壓型集成電路溫度傳感器有PC616AC，LM135，AN670l等；典型的電流型集成電路溫度傳感器為AD590，LM134；典型的數(shù)字(shz)輸出型傳感器有DS1B820，ETC-800等。 第43頁/共56頁第四十三頁，共57頁。

25、2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器2.8.2電壓型集成溫度傳感器PC616AC 四端電壓輸出型傳感器框圖:它由PTAT核心電路(dinl)、參考電壓源和運(yùn)算放大器三部分組成，其四個(gè)端子分別為U+、U-、輸入和輸出。該類型傳感器的最大工作溫度范圍是-40125，靈敏度是10mVK，線性偏差為0.5%2%，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和重復(fù)性為0.3%，精度為4 K。6.85 VPTAT電路運(yùn)放10 mV/ K50 kUU輸出輸入第44頁/共56頁第四十四頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 基本(jbn)應(yīng)用電路輸 入輸 出 15 VR18.2 kUUUo(10 mV / K)(a) 正

26、電 源輸 入輸 出UUUo( 10 mV / K)(b) 負(fù) 電 源 15 V第45頁/共56頁第四十五頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 溫度(wnd)檢測(cè)電路輸入輸出15 VR112 kUUUo(10 mV / )(a)CR327 kR439 kRw5 kR25.6 k15 V輸入輸出UU(b)15 VR220 kRw100 kR17.5 kR320 kUo(10 mV / )15 V第46頁/共56頁第四十六頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器2.8.3電流型集成溫度傳感器AD590 1、性能特點(diǎn) 線性電流輸出： 1AK。 工作溫度范圍： -5515

27、5。 兩端器件(qjin)： 電壓輸入,電流輸出。 激光微調(diào)使定標(biāo)精度達(dá)0.5 。 整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)非線性誤差小于0.5。 工作電壓范圍： 4 V30 V。 器件(qjin)本身與外殼絕緣。第47頁/共56頁第四十七頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 2、簡(jiǎn)單應(yīng)用(yngyng)：溫度測(cè)量和溫差測(cè)量第48頁/共56頁第四十八頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 多點(diǎn)溫度(wnd)測(cè)量第49頁/共56頁第四十九頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 2.8.4 數(shù)字輸出型傳感器DS1820 1、DS1820 的主要特性 (1) 適應(yīng)電壓范圍

28、3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電； (2) 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)，僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)(shxin)微處理器與DS18B20的雙向通訊； (3) DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)(shxin)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫； (4) DS18B20在使用中，不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)； (5) 測(cè)溫范圍55125，在10+85時(shí)精度為0.5； (6) 可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)(shxin)高精度測(cè)溫；第50頁/共56頁第五十頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器(7) 在9位分辨率時(shí)，最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；12位分辨率時(shí)，最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；(8) 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線(zn xin)“串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；(9) 負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。第51頁/共56頁第五十一頁，共57頁。2.8 集成(j chn)數(shù)字溫度傳感器 2、DS1820 的結(jié)構(gòu) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)：64位