第五节 温度测量.ppt

发展新趋势：21世纪，向高精度、多功能、高可靠性及安全性、总线标准化、虚拟传感器和网络传感器等方向发展。 典型产品：DS18B20 集成温度传感器 原理：NPN三极管的结电压是温度的函数。 U0—T=0℃时的Ube值； k—玻尔兹曼常数； T—发射结所处的温度； q—电子电量； Ie—集电极电流； A—发射结面积，与温度、结构、材料等多种因素有关 原理：图中V1，V2为一对镜像管，它们的Ube相等，集电极电流相等，I1=I2；V3，V4为温度检测用晶体管，二者的发射极面积不同，其面积比为m；R上的电压为V3、V4的Ube的差值ΔUbe 输出电流： 当R，m一定时，输出电压与温度有良好的线性关系。 典型产品及特点 举例：数字型 DS18B20 测温范围：-55~125℃； 精度：±2 ℃； 测温范围：-10~85℃； 精度：±0.5 ℃； 分辨力：0.0625 ℃ 1. GND为电源地； 2. DQ为数字信号输入/输出端； 3. VDD为外接供电电源输入端。 举例：模拟型集成温度传感器 电流输出型 举例：AD590 特点：输出一个与绝对温度成正比的电流，1μA/K。 额定电流：在25℃温度下为298.15μA。 本章放映结束！ 5.3.3 热电阻的结构类型 有普通型热电阻，铠装热电阻和薄膜热电阻三种类型。 (1) 普通型热电阻 与热电偶类似 电阻体结构如图。铂电阻体结构有三种基本形式。 玻璃烧结式 陶瓷架式 云母管架式 ①玻璃挠结式 把细铂丝(直径用双绕法绕在刻有螺纹的玻璃管架上，最外层再套以直径4~5mm的薄玻璃管，烧结在一起，起保护作用。引出线也烧结在玻璃棒上。这种结构热惯性小。 ②陶瓷管架式 采用陶瓷管架，其外护层采用涂釉方法，有利于减小 热惯性，缺点是电阻丝热应力较大，影响稳定性、复现性，其次易碎，尤其引线易折断。 ③云母管架式 铂丝绕在侧边有锯齿形的云母片基体上，以避免铂丝滑动短路或电阻不稳定，在绕有铂丝的云母片外覆盖一层绝缘层云母片，其外再用银带缠绕固定。为了改善传热条件，一般在云母管架电阻体装入外保护管时，两边再压上具有弹性的导热支撑片。 铜电阻体结构 通常采用管形塑料作骨架，用漆包铜电阻丝(直径0.07~1mm)双线无感地绕在管架上，由于铜电阻率较小，所以需要多层绕制。它的热惯性比铂电阻体大很多。铜电阻体上还有锰铜丝补偿绕组，是为了调整铜电阻体的电阻温度系数用的。整个电阻体绕制后经过酚醛树脂漆的浸渍处理，以提高其导热性和机械紧固作用。 (2) 铠装热电阻 力学性好 热电阻+保护 套管+绝缘材 料→封装 特点：耐振动与冲击，有良好的挠性，便于安装；不受有害介质侵蚀；外径尺寸可以做得很小(国产定型标准外径为3~8mm)，反应速度快。 (3) 薄膜热电阻 铂 陶瓷 真空镀膜法 热惯性小！ 5.3.4 半导体热敏电阻 半导体热电阻——热敏电阻 材料：常用一定比例的锰、镍、铜、钛、镁的 氧化物混合制成 分类 负温度系数NTC 正温度系数PTC 临界温度系数CTR 测温特点 变化剧烈 变化剧烈 近似线性 设RT为温度T时热敏电阻的阻值，T为绝对温度值，则其间有如下关系 将上式两边取对数，整理得 用实验的方法分别测量T和T0时电阻RT和RT0，代入上式可计算出B的数值。通常，B在1500~5000K范围内。 热敏电阻的温度系数定义为 得到温度系数为 当B为正值时，热敏电阻的温度系数是负值，并为温度T的函数。在室温附近。α≈-(2~6)×10-2(1/℃)。 半导体热敏电阻的形状： 半导体热敏电阻实物照片 MF74超大功率型NTC热敏电阻器 应用范围：适用于大功率的转换电源、开关电源、 UPS电源及各类大功率照明灯具、电加热器的浪涌电流抑制。 MF52珠状测温型NTC热敏电阻器 广泛应用于空调设备、暖气设备、电子体温计、液位传感、汽车、电子台历、手机电池。 CMF贴片式NTC热敏电阻器 应用于：半导体集成电路、液晶显示、晶体管及移动通讯设备用石英振荡器的温度补偿、可充电电池的温度探测、计算机微处理器的温度探测、需温度补偿的各种电路。 MF55系列绝缘薄膜型NTC热敏电阻器 应用范围：电脑、打印机、家用电器等。 半导体热敏电阻的特点 测温范围：-100~300℃ 优点： ① 电阻温度系数大，灵敏度高，约为? (3 ~ 6) ×10?2 (1/ ℃) ② 电阻率大，利于小型化，连接导线影响可以忽略； ③ 结构简单、体积小，可以用于测量点温度； ④ 热惯性小，适用于表面温度及快速变化温度。 不足：热敏电阻温度特性分散、互换性差、非线