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溫度傳感器工作原理

導(dǎo)讀:溫度傳感器,顧名思義就是對(duì)溫度敏感的傳感器,那么溫度傳感器是如何工作的呢?下面就隨小編一起學(xué)習(xí)一下溫度傳感器的工作原理吧。

1.溫度傳感器工作原理--簡(jiǎn)介

溫度傳感器 temperature transducer,利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為可用輸出信號(hào)。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分,品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小,這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中,也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。

2.溫度傳感器工作原理--分類

溫度傳感器有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。

接下來小編會(huì)大家一一介紹一下這幾類溫度傳感器是如何工作的,有興趣的童鞋們快來學(xué)習(xí)一下吧~~~~

3.溫度傳感器工作原理--熱電偶

兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢(shì)EAB(T,T0)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)合成的。接觸電勢(shì)是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢(shì),此電勢(shì)與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)。

當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路,其兩端相互連接時(shí),只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為TO,稱為自由端,則回路中就有電流產(chǎn)生,即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。

4.溫度傳感器工作原理--紅外溫度傳感器

在自然界中,當(dāng)物體的溫度高于絕對(duì)零度時(shí),由于它內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的存在,就會(huì)不斷地向四周輻射電磁波,其中就包含了波段位于0.75~100μm 的紅外線,紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。

SMTIR9901/02是一款現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣的紅外傳感器,它是基于熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上,底層上的高溫接點(diǎn)和低溫接點(diǎn)通過一層極薄的薄膜隔離它們的熱量,高溫接點(diǎn)上面的黑色吸收層將入射的放射線轉(zhuǎn)化為熱能,由熱電效應(yīng)可知,輸出電壓與放射線是成比例的,通常熱電堆是使用BiSb和NiCr作為熱電偶。

5.溫度傳感器工作原理--模擬溫度傳感器

AD590是一款電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為3~30V,輸出電流223μA~423μA,靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時(shí),R兩端的電壓可作為輸出電壓。R的阻值不能取得太大,以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源,最高可達(dá)20MΩ,所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。

6.溫度傳感器工作原理--數(shù)字式溫度傳感器

它采用硅工藝生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感器,其采用PTAT結(jié)構(gòu),這種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有精確的,與溫度相關(guān)的良好輸出特性。PTAT的輸出通過占空比比較器調(diào)制成數(shù)字信號(hào),占空比與溫度的關(guān)系如下式:DC=0.32+0.0047*t,t為攝氏度。輸出數(shù)字信號(hào)故與微處理器MCU兼容,通過處理器的高頻采樣可算出輸出電壓方波信號(hào)的占空比,即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝,分辨率優(yōu)于0.005K。測(cè)量溫度范圍-45到130℃,故廣泛被用于高精度場(chǎng)合。

拓展閱讀:

1.溫度傳感器工作原理及其應(yīng)用

2.溫度傳感器集錦

3.溫度傳感器

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