温度与我们的生活息息相关,它是反应物体冷热状态的参数,同时,做为监测参考值,温度也被应用于各种工具中,例如温度计用来监测人体温度进而确定健康状态,温度传感器也是通过温度来传达信号进行工作。如今,温度传感器作为监测温度的重要手段之一,为人民的生活带来了极大的方便。今天我们就来看一下温度传感器的相关内容。
温度传感器主要有哪些类型
温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器品种繁多,主要分为四类,分别是热电偶传感器、热敏电阻传感器、电阻温度检测器以及IC温度传感器,其中IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种。
1)热电偶传感器。热电偶传感器装配简单,更换方便,是压簧式感温元件,抗震性好。它的测量范围大,一般是-200℃~1300℃,特殊情况下最低测量温度可达-270℃,最高测量温度达2800℃。除此之外,热电偶传感器机械强度高,耐压性好,制作工艺简单,价格便宜,在许多领域都能见识到它的身影。
根据热电偶传感器的特性要求热电偶的材料温度测量范围广,温度线性度好,测量准确度高,输出热电动势大,热电性能稳定,物理化学性能好,不蒸发抗氧化等等。我国标准的热电偶有六种,分别是铜-康铜,镍鉻-考铜,镍鉻-镍硅,镍鉻-镍铝,铂铑10-铂,铂铑30-铂铑6。
2)热敏电阻传感器。热敏电阻是敏感元件的一类,热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变,与一般的固定电阻不同,属于可变电阻的一类,广泛应用于各种电子元器件中。不同于电阻温度计使用纯金属,在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度,通常是-90℃〜130℃。
3)电阻温度检测器。一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。电阻式温度检测器是最准确的温度传感器之一,它不仅提供良好的精度,也提供了出色的稳定性和可重复性。除此之外,电阻温度检测器还相对防止电气噪声,因此非常适合在工业环境中的温度测量,特别是在电动机和发电机及其他高压设备的周围使用。
4)IC温度传感器:
模拟温度传感器:常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、AD22103电压输出型、AD590电流输出型等。AD590是电流输出型温度传感器,供电电压范围是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。
数字式温度传感器:输出为占空比的数字温度传感器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,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。
温度传感器的主要应用
1、汽车领域:车用传感器是汽车电子设备的重要组成部分,它们担负着信息收集的任务。在汽车电喷发动机系统、自动空调系统中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。发动机热状态的测量、气体和液体温度的测量都需要用到温度传感器。试想一下,在一个炎热的夏天,你坐着一辆没有空调的车去往你的目的地,这是一件多么恐怖的事。因此,车用温度传感器必不可少。
2、家用电器:温度传感器广泛应用于家用电器中,如微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、冰箱、热水器、饮水机、洗衣机等等。
3、医药方面:现如今,诸多药品的研发与生产也开始对温度有了要求,如何保证药品在研发到运输到存储或食用这几个阶段内依旧安全有效,医药链温度监测是重中之重。有效使用温度传感器,病人患者的生命安全得到保障。
温度传感器越来越多的应用于日常生活中,为人们的生活带来了极大的便利。相信随着科学技术的发展,功能越来越强大且完善的温度传感器会使人们的生活水平越来越高,也会给人们的生命安全带来更多的保障。