第一章8.24(传感器原理与应用).pptVIP

热电偶的基本定律 均质导体定律： 两种均质金属组成的热电偶的电势大小与热电极的直径、长度及长度方向上的温度分布无关，与材料和温度有关。 如果材料不均匀，将会产生无法估量的附加电势差。 晶闸管 晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观点看，它的功率放大倍数很大，用几十到一二百毫安电流，两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压。 在许多晶体管放大器功率达不到的场合，它可以发挥作用。从电能的变化与调节方面看，它可以实现交流—直流、直流—交流、交流—交流、直流—直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。 晶闸管类型 晶闸管有很多类型，比较常用的有普通晶闸管、高频晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、无控制晶闸管、光控晶闸管和热敏晶闸管。 晶闸管结构与外形 晶闸管由PNPN四层半导体构成，其间形成三个PN结，引出三个电极，分别为阳极a、阴极k和控制极g。 帕尔帖效应 同温度的两种不同 金属相互接触，由于 金属内自由电子密度 不同，在接触面附近 产生一个稳定电势叫 帕尔帖电势。 汤姆逊效应 一均匀介质棒两端温度不同，导体的高、低温端有温度梯度，高温端自由电子有较高动能向低温端扩散，形成内建电场，内建电场的产生又使电子由低温端向高温端漂移，当扩散和漂移达到动态平衡时，两端的电势差叫汤姆逊电势。 参考端T0=0 时， 温度与热电势关系 EA：镍鉻-镍铜 EU：镍鉻-镍硅 LB： 铂铑-铂 标准电极定律 两种金属组成 热电偶电势可以用 它们分别与第三种 金属组成热电偶电 势差来表示。 工程上常以铂、铜 为标准电势。 中间导体定律 在热电偶参考端接 入第三种均匀导体 只要保证其两端温 度大小，则不影响 原来的回路热电势 值。 中间温度定律 热电偶接点温度 T\T0，其热电势 等于热电偶接点 温度为T\Tn和 Tn\T0相应电热势 的代数和。 热电偶的材料 在测量范围内，热电性质稳定，物理化学性质稳定，不易氧化和腐蚀。 热电势足够大，且热电势温度最好是线性或简单函数关系，测量精度高，误差小。 电阻温度系数小，电导率高。 材料复制性好，机械强度高，易加工。 热电偶种类 标准化热电偶 铂铑-铂：高温精密测量，中性介质测量 镍鉻-镍硅、镍鉻-镍铝、镍鉻-考铜： 热电势大，但测温范围小 非标准化热电偶 铁-康铜、钨-铼系、铱-铑系：特殊用途，复制性差。 热电偶结构 电极直径0.1-3.2mm 长度按实际情况定 电极之间用耐高温绝缘材料 热电偶的实用电路 单点温度测量 热电偶的实用电路 两点温差测量 热电偶的实用电路 串联求和测量 热电偶的实用电路 并联求平均温度 半导体PN结温度传感器 半导体材料器件的性能参数，如电阻率、pn结的反向漏电流和正向电压等都与温度有密切的关系，利用它们对温度的敏感性制成半导体温度敏感器件，实现对温度的测量和补偿功能。 二极管温度传感器 利用二极管pn结正向电压与温度的关系 硅二极管，温度每 升高1度，正向电压 下降约2mV 三极管温度传感器 三极管集电极电流Ic恒定，发射结上正向电压Vbe随温度上升而线性下降。 集成温度传感器 集成温度传感器是将温敏晶体管及其辅助电路集成在同一个芯片上的温度传感器，输出结果与绝对温度成正比，是理想的线性输出 集成温度传感器常采用对管差分电路设计。 PTAT原理电路 Proportional To Absolute Temperature 优点：输出结果与绝对 温度成正比，理 想的线性输出。 电压型PTAT 输出电压与温度成 正比，由恒流源、 PTAT及晶体管组成 常用的电压型温度传感器为四端输出型： 调整输出温度系数为10mV/K V+，V-：基准电压 Vout：电压输出 表示K Vin：偏置电压 Vin=2.73V，Vout=0 表示0 oC 电流型PTAT 输出电流与温度成 正比，由恒流源、 PTAT组成 AD590 AD590工作电压4-30V，测温范围-55-150度 输出电流和热力学温度严格成正比 * 第一章 温度传感器 一种将温度变化转换为电学量的装置，用于检测温度和热量，也叫热电式传感器。 温度传感种类 温度-电阻：热电阻、热敏电阻等 温度-电势：热电偶、PN结式传感器 热辐射：热释电探测器、红外探测器 其他：光纤温