【2017年整理】热敏电阻呼吸频率传感器.docVIP

0引言 0.1研究背景及意义 社会的……等等一系列的社会与物方便、舒适、可靠、价、安全和效率等方面的所人所使用的(产品)之，保呼吸频率，是急性呼吸功能障碍的敏感指标。不论是医生还是护理人员都把它作为生命指征之一。辽宁省医疗器械研究所HJ-200型实用婴儿呼吸监护仪、华氏温标，其单位为以及列氏温标，其单位为其后三者的关系为： 目前我们使用的温标是IPTS—68。其定义为：l、热力学温度是基本温度，其符号是T，单位是开尔文，符号是K。①开尔文定义为三相点热力学温度的1／273.16。水三相点是指化学纯的水在固态、液态及气态三相平衡时的温度，热力学温标规定其为273.16K。②由于历史原因，IPTS—68中也使用摄氏温度，符号为t，其定义为：t=T- To，式中=273.15 K，故摄氏温度是以比三相点低0.01K的冰融点作为参考起点的。温度的差值可用开尔文也可用摄氏度表示。一般冰点以上用摄氏度表示，冰点以下用开尔文表示。IPTS—68同时使用国际实用开尔文温度()和国际实用摄氏温度()，它们的差别仅在于计算温度的起点不同，它们的关系是：=—273.15 K，式中和的单位是[]和[K]，为方便起见，和常简写为t和T. 1.2温度的测量方法 温度检测的目的是要准确地获取反映物体或系统热平衡状态的特征参量一温度的定量信息。根据热平衡观点，为了检测某个系统或物体的温度，必须使温度检测仪表的传感器作为一个系统与被侧的某个系统或物体的温度直接或间接地达到热平衡，使得传感器的温度与被测物温度一致，然后根据温度检测仪表的输出信号确定被测物的温度的大小。 目前用来测量温度的传感器有很多，如热膨胀式温度传感器(水银温度计、酒精温度计等)和热电偶、热电阻、半导体传感器等热电式温度传感器。热电式温度传感器是一种将温度变化转换成电量变化的装置，它利用传感元件的电磁参数随温度变化的特性来达到测量的目的。 该装置对于被标定的传感器也只限于热电阻传感器(包括铂电阻传感器、铜电阻传感器等)和半导体热敏电阻，因为热电阻传感器是比较常用的热传感器。对于其它类型的热传感器(如热电偶、集成传感器等)则不适用。 该装置可以方便地标定一个未标定的热电阻式温度传感器，如果增加一些附加装置也可以标定其它类型传感器，对于热电阻式传感器标定精度能达到0.5％以上。由于热源的问题对于本装置标定温度范围在-20～+120之间，这也是热电阻的线形度较好的一段。由于热电阻是利用导体的电阻随温度变化而变化的特性测量温度的。这就要求电阻温度系数要尽可能的大和稳定，电阻率高，电阻与温度之间关系最好成线性，并且在较宽的范围内具有稳定的物理和化学性质。铂电阻的物理、化学性质在高温和氧化性介质中很稳定，因此它能用作工业测温元件和温度标准。所以本装置的标准传感器采用铂电阻传感器PTl00，理论上的测温范围可达到-200，精度达0.1％时的电阻值为100，也就是说，该电阻在摄式100时的电阻值为139.10。除此以外还有铜材料的热电阻，但铜材料的热电阻由于测量精度不太高，测量范围不大，一般不用作基准。所以铜材料热电阻作为标准不是我们的首选。在此范围内可以方便地改变和设定温度值。传感器按国际温标IPTS—68规定选用铂电阻温度传感器作为基准器.传感器按照不同的方法有不同的分类，如表1.1所示 表1.1 温度传感器的分类 测温方法 测温原理 温度传感器名称 体积变化 固体膨胀式 双金属温度计 接触式 液体膨胀式 水银、酒精、压力温度计等 气体膨胀式 压力式(充气)温度计、气体温度计等 金属热电阻 铂、铜、镍、铑、铁热电阻等 电阻变化 半导体热敏电阻 锗、碳金属氧化物等半导体热敏电阻 电压变化 PN结电压 PN结数字温度计 贱金属热电偶 铜--康铜，镍铬--镍硅热电阻等 热电势变化 贵金属热电偶 铂铑10--铂，铂铑3卜铂铑6热电偶： 难熔金属热电偶 钨一铼，钨一钼热电偶等 非金属热电偶 碳化物一硼化物热电偶等 频率变化 石英晶体 石英晶体温度计 光学性质变化 光纤及液晶 光纤温度传感器，液晶测温膜等 其它 其它 测温锥，声学温度计等 热辐射能 亮度法 目视亮度温度计，光电亮度温度计等 非接触式 化 全辐射法 辐射感温器或温度计 比色法 比色高温计 部分辐射法 部分辐射温度计，光谱温度计等 其它 红外温度计 2 热敏电阻呼吸频率传感器的设计 2.1热敏电阻的选取[10][11] 热敏电阻是开发早、种类多、发展成熟的敏感元器件。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。若电子和空穴的浓度分别为n,p，迁移率分别为μn，μp，则半导体