溫度與我們的生活息息相關(guān),它是反應(yīng)物體冷熱狀態(tài)的參數(shù),同時,做為監(jiān)測參考值,溫度也被應(yīng)用于各種工具中,例如溫度計用來監(jiān)測人體溫度進(jìn)而確定健康狀態(tài),溫度傳感器也是通過溫度來傳達(dá)信號進(jìn)行工作。如今,溫度傳感器作為監(jiān)測溫度的重要手段之一,為人民的生活帶來了極大的方便。今天我們就來看一下溫度傳感器的相關(guān)內(nèi)容。
溫度傳感器主要有哪些類型
溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器品種繁多,主要分為四類,分別是熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、電阻溫度檢測器以及IC溫度傳感器,其中IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種。
1)熱電偶傳感器。熱電偶傳感器裝配簡單,更換方便,是壓簧式感溫元件,抗震性好。它的測量范圍大,一般是-200℃~1300℃,特殊情況下最低測量溫度可達(dá)-270℃,最高測量溫度達(dá)2800℃。除此之外,熱電偶傳感器機(jī)械強(qiáng)度高,耐壓性好,制作工藝簡單,價格便宜,在許多領(lǐng)域都能見識到它的身影。
根據(jù)熱電偶傳感器的特性要求熱電偶的材料溫度測量范圍廣,溫度線性度好,測量準(zhǔn)確度高,輸出熱電動勢大,熱電性能穩(wěn)定,物理化學(xué)性能好,不蒸發(fā)抗氧化等等。我國標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶有六種,分別是銅-康銅,鎳鉻-考銅,鎳鉻-鎳硅,鎳鉻-鎳鋁,鉑銠10-鉑,鉑銠30-鉑銠6。
2)熱敏電阻傳感器。熱敏電阻是敏感元件的一類,熱敏電阻的電阻值會隨著溫度的變化而改變,與一般的固定電阻不同,屬于可變電阻的一類,廣泛應(yīng)用于各種電子元器件中。不同于電阻溫度計使用純金屬,在熱敏電阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。正溫度系數(shù)熱敏電阻器在溫度越高時電阻值越大,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器在溫度越高時電阻值越低,它們同屬于半導(dǎo)體器件。熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的精度,通常是-90℃?130℃。
3)電阻溫度檢測器。一種物質(zhì)材料作成的電阻,它會隨溫度的上升而改變電阻值,如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻係數(shù),如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。電阻式溫度檢測器是最準(zhǔn)確的溫度傳感器之一,它不僅提供良好的精度,也提供了出色的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。除此之外,電阻溫度檢測器還相對防止電氣噪聲,因此非常適合在工業(yè)環(huán)境中的溫度測量,特別是在電動機(jī)和發(fā)電機(jī)及其他高壓設(shè)備的周圍使用。
4)IC溫度傳感器:
模擬溫度傳感器:常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出型等。AD590是電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍是3~30V,輸出電流223μA(-50℃)~423μA(+150℃),靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時,R兩端的電壓可作為輸出電壓注意R的阻值不能取太大,以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可達(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)溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。
數(shù)字式溫度傳感器:輸出為占空比的數(shù)字溫度傳感器采用硅工藝生產(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,輸出數(shù)字信號故與微處理器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。測量溫度范圍-45到130℃,故廣泛被用于高精度場合。
溫度傳感器的主要應(yīng)用
1、汽車領(lǐng)域:車用傳感器是汽車電子設(shè)備的重要組成部分,它們擔(dān)負(fù)著信息收集的任務(wù)。在汽車電噴發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、自動空調(diào)系統(tǒng)中,溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。發(fā)動機(jī)熱狀態(tài)的測量、氣體和液體溫度的測量都需要用到溫度傳感器。試想一下,在一個炎熱的夏天,你坐著一輛沒有空調(diào)的車去往你的目的地,這是一件多么恐怖的事。因此,車用溫度傳感器必不可少。
2、家用電器:溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中,如微波爐、空調(diào)、油煙機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)、電磁爐、炒鍋、冰箱、熱水器、飲水機(jī)、洗衣機(jī)等等。
3、醫(yī)藥方面:現(xiàn)如今,諸多藥品的研發(fā)與生產(chǎn)也開始對溫度有了要求,如何保證藥品在研發(fā)到運(yùn)輸?shù)酱鎯蚴秤眠@幾個階段內(nèi)依舊安全有效,醫(yī)藥鏈溫度監(jiān)測是重中之重。有效使用溫度傳感器,病人患者的生命安全得到保障。
溫度傳感器越來越多的應(yīng)用于日常生活中,為人們的生活帶來了極大的便利。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,功能越來越強(qiáng)大且完善的溫度傳感器會使人們的生活水平越來越高,也會給人們的生命安全帶來更多的保障。