第三章_6 热电式传感器2_.PPTVIP

利用PN结的伏安特性与温度之间的关系研制而成的一种固态传感器。 图为是绝对温度比例电路　　　 　　（PTAT） V1、V2是两只互相匹配的 　温敏晶体管， I1、I2是集电极电流，由 　恒流源提供， ΔVbe是两个晶体管发射 　极和基极之间电压差。 集成温度传感器基本 电路原理图 3.5.5 集成温度传感器1 集成温度传感器测温原理 晶体管伏安方程式： K —— 波尔滋蔓常数； T —— 绝对温度; —— V1、V2发射极面积比。 —— 电子电荷量； 　　正比于绝对温度 T，只要保证 恒定， 　就可以使 与 T 为单值函数。 3.5.5 集成温度传感器1 集成温度传感器测温原理 1）电压输出型 输出电压正比于绝对温度，V1、V2的发射结压降之差全部落在电阻R1上，流过R1上电流为： 3.5.5 集成温度传感器2 集成温度传感器信号输出方式 电压输出型电路 电路输出为： 可见输出电压U0与绝对温度T成正比关系 3.5.5 集成温度传感器2 集成温度传感器信号输出方式 2）电流输出型 V1、V2是结构对称的晶体管作为恒流源负载， V3、V4是测温用晶体管，V3发射结面积是V4管的 8倍（γ=8），流过电路的总电流是： 若R=358Ω，电路输出温度系数为： 电流输出型电路 3.5.5 集成温度传感器3 AD590集成温度传感器 电流输出型典型集成温度传感器有AD590（美国AD公司生产），国内同类产品SG590。 器件电源电压4～30V， 测温范围-50～+150℃。 AD590 引脚和内部电路原理图 本章要点: 热电式传感器—电阻因温度而变化 1）金属热电阻：温度越高，电阻越大，元件在500℃以下使用； 2）半导体热敏电阻：温度越高，电阻越小，在350 ℃以下使用 热敏电阻传感器，有灵敏度高、适应性强的特点，能远距离测量； 热电偶热电式传感器测温，连接不同材料的金属线一端，且加热节点，另两端产生电动势，可在1500℃以下使用。 本章要点: 热电偶的热电效应、 热电偶的结构和种类，热电偶测量电路； 热敏电阻，金属热电阻和热敏电阻的温度特性 及应用； 集成温度传感器测温原理，AD590集成温度传感器特性和典型应用测量电路。 传感与检测技术 主要内容： 3.5 热电式传感器 3.5.1 热电偶 3.5.2 热敏电阻 3.5.3 集成温度传感器 3.5 热电式传感器 热电阻主要有两大类： 金属热电阻 半导体热敏电阻 广泛用于测量 -200～+850℃，少数可测1000℃。 3.5.2 热电阻 贴片式 薄膜式 大功率 金属热电阻一般用于-200～+500℃温度测量； 材料多为纯铂金属丝，也有铜、镍，绕制在云母板、玻璃或陶瓷线圈架上，构成热电阻。 铂热电阻阻值与温度变化之间的关系近似为： 3.5.2 热电阻1 金属热电阻 -200～O℃ +0～850℃ 式中： 为温度 和 时的电阻值。 温度 时， 的公称值是 。 热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋接线盒 作为热电阻的材料要求：电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度；电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸；热容量要小，以便提高热电阻的响应速度；在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。 3.5.2 热电阻1 金属热电阻 使用最广泛的热电阻材料是铂和铜 铂热电阻 主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。 铜热电阻 测量精度要求不高且温度较低的场合，测量范围一般为―50～150℃。 ⑴铂热电阻 长时间稳定的复现性可达10-4 K ，是目前测温复现性最好的一种温度计。 铂电阻的精度与铂的提纯程度有关 纯度电阻比 W（100）越高，表示铂丝纯度越高， 3.5.2 热电阻1 金属热电阻 W（100）越高，表示铂丝纯度越高， 国际实用温标规定，作为基准器的铂电阻，W（100）≥1.3925 目前技术水平已达到W（100）＝1.3930， 工业用铂电阻的纯度W（100）为1.387～1.390。 铂丝的电阻值与温度之间的关系，即特性方程如下： 当温度t在－200℃≤t ≤0℃时： 当温度t在0℃≤t ≤650℃时： 3.5.2 热电阻1 金属热电阻 国内统一设计的工业用标准铂电阻，W（100）≥1.391， R0分为50Ω和100Ω两种，分度号分别为Pt50和Pt100， 其分度表（给出阻值和温度的关系） 铂测温电阻元件的电阻的温度特性 3.5.2 热电阻1 金属热电阻 带保护管的铂测温