發布日期：2022-10-09 點擊率：68
溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應用在生產實踐的各個領域中，也為人們的生活提供了無數的便利和功能。接下來，小編就帶大家去了解一下溫度傳感器的應用以及它的應用領域。
溫度傳感器的主要應用
溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農業生產過程中一個很重要而普遍的測量參數。溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節約能源、生產安全、促進國民經濟的發展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數量在各種傳感器中居首位，約占50%。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學特性及熱噪聲等等。隨著生產的發展，新型溫度傳感器還會不斷涌現。由于工農業生產中溫度測量的范圍極寬，從零下幾百度到零上幾千度，而各種材料做成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內使用。
溫度傳感器溫度傳感器與被測介質的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。接觸式溫度傳感器需要與被測介質保持熱接觸，使兩者進行充分的熱交換而達到同一溫度。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結溫度傳感器等。非接觸式溫度傳感器無需與被測介質接觸，而是通過被測介質的熱輻射或對流傳到溫度傳感器，以達到測溫的目的。這一類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這種測溫方法的主要特點是可以測量運動狀態物質的溫度（如慢速行使的火車的軸承溫度，旋轉著的水泥窯的溫度）及熱容量小的物體（如集成電路中的溫度分布）。
在傳感器中的應用
溫度傳感器是最早開發，應用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，本世紀相繼 開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規律，相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。兩種不同材質的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現象可以在很寬的溫度范圍內出現，如果精確測量這個電位差，再測出不 加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度 也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏/℃之間。熱電偶傳感器有自己的優點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。
溫度傳感器的應用領域
(1)感測應用。溫度傳感器的熱轉換方式經常被用來測量物理量(如流量、輻 射、氣體壓力、氣體種類、濕度、熱化學反應等)。這些傳感器的測量值都是以熱 形式為媒介并以電信號的方式輸出。
(2)生物醫學應用。生物醫學的應用必須使用特殊的溫度傳感器，其中最重要 的特性是要求低功耗、長期穩定性好、可靠性高以及在32~44℃之間，精確度小 于0.1℃。
(3)太空應用。熱敏電阻以及硅PN結已經使用于太空溫度測量。利用分立的模擬和數字接口電路從感測元件讀取溫度信息對于低成本、低質量的使用情況 越來越不適用.尤其在微米/納米衛星中更難滿足需要。具有數字輸出功能的智能溫度傳感器可應用于未來的衛星設計中.并能傳送與微處理器兼容的數字信息。
(4)工業應用。集成溫度傳感器在自動化應用和微生物體熱檢測應用已有報道，盡管它們的特性和需求根據每個特殊的應用而變化非常大.對于低成本、長期 穩定性和可靠性、強大的數字接口以及通信系統等這些特殊的應用需求，目前的智 能溫度傳感器都可滿足。
(5)消費產品應用。低成本集成溫度傳感器與變送器已經出現，而且被應用于 消費產品中，如洗衣機、冰箱、空調等。低成本、無需外部部件、制造時簡單的片 上校正等是消費產品應用的特殊需求.并且在一20一100℃之間測量精度要能達 到0.5℃。
以上就是小編為大家帶來的介紹，想了解更多相關知識請持續關注齊家咨詢，更多精彩咨詢敬請期待。
什么，裝修還用自己的錢？！齊家裝修分期，超低年利率3.55%起，最高可貸100萬。立即申請享受優惠
生活最親密的傳感器
隨著技術的進步，手機已經不再是一個簡單的通信工具，而是具有綜合功能的便攜式電子設備。手機的虛擬功能，比如交互、游戲、都是通過處理器強大的計算能力來實現的，但與現實結合的功能，則是通過傳感器來實現。1、霍爾感應器這種傳感器在以前的翻蓋、滑蓋手機中是常見的，現在的手機外套、ipad的皮套中，合上就會關電源的，常伴隨“嗒”的…[了解更多]
重載AGV電平車控制系統
(Automated Guided Vehicle，簡稱 AGV)，通常也稱為 AGV 小車，
指裝備有電磁或光學、慣性導航等自動導引裝置，能夠沿規定的導引
路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業應用中不
需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。…[了解更多]
線性可變差動變壓器LVDT介紹
什么是 LVDT？LVDT 是線性可變差動變壓器的縮寫。它是一種常見類型的機電傳感器，可將其以機械方式耦合的物體的直線運動轉換為對應的電氣信號。LVDT 線性位移傳感器即插即用，可以測量各種移動，從小到百萬分之一英寸到幾英寸，甚至大到 ±30 英寸（±0.762 米）的位移。圖 1 顯示了典型的 LVDT 元件。該變壓…[了解更多]
儀器儀表的應用
儀器儀表應用領域廣泛，覆蓋了工業、農業、交通、科技、環保、國防、文教衛生、人民生活等各方面，在國民經濟建設各行各業的運行過程中承擔著把關者和指導者的任務。由于其地位特殊、作用大，對國民經濟有巨大倍增和拉動作用，有著良好的市場需求和巨大的發展潛力。具體的需求對象可以從以下幾個方面進行表述： 1、在人類社會進入知識…[了解更多]
MEMS傳感器的應用
MEMS傳感器作為獲取信息的關鍵器件，對各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動作用，已在太空衛星、運載火箭、航空航天設備、飛機、各種車輛、生特醫學及消費電子產品等領域中得到了廣泛的應用。…[了解更多]
傾角傳感器的應用
傾角傳感器典型應用場合：角度測量，水平調整，零位調整傾角開關（十二路開關信號），安全控制，監控，報警機械臂，大壩，建筑，橋梁角度測量對準控制，彎曲控制。初始位置控制，傾角姿態記錄儀汽車四輪定位傾角傳感器應用特點：可以調節輸出頻率，內置零位調整，可以根據要求定制零位調整按鈕，從而實現在一定的角度置零的功能。這對于要測量相…[了解更多]
溫度傳感器的應用
溫度傳感器的性能還由其應用領域的許多因素決定，如外部環境(物理和電學 的)、電源供電方式等。總的來說，溫度傳感器主要應用于以下幾個領域。 (1)感測應用。溫度傳感器的熱轉換方式經常被用來測量物理量(如流量、輻 射、氣體壓力、氣體種類、濕度、熱化學反應等)。這些傳感器的測量值都是以熱 形式為媒介并以電信號的方式輸出。 …[了解更多]
壓力傳感器的應用
壓力傳感器，是工業中最為常用的一種傳感器，隨著科技的不斷發展，其種類也在不斷的增多，并廣泛的應用在眾多領域，從工業延伸到日常生活中。如航空航天、石化等等。下面小編就為大家介紹壓力傳感器的應用領域有哪些：1、科學研究在基礎科學研究中，傳感器具有突出的地位。例如，在開拓新能源新材料等具有遠望作用的各種尖端技術研究，如超高溫…[了解更多]
我國傳感器市場2016年現狀：傳感器成自
隨著我國對智能化儀表設備的需求不斷提升，促使工業傳感器也在不斷突破，智能傳感器已經成為了21世紀最具有影響力的高新技術。近日，我國首個傳感器產業園的建成，也推動我國未來傳感器的發展。據資料預測，到2030年，全球傳感器數量將突破100萬億個，未來，工業傳感器將成為自動化儀表生產重點。…[了解更多]
TE Connectivity總裁Ter…
瑞士沙夫豪森---2016年10月3日—全球連接與傳感領域領軍企業 TE Connectivity董事會今天宣布自2017年3月9日起Terrence Curtin將接替Tom Lynch任公司首席執行官。Curtin目前任TE 總裁，并在2016年3月2日TE 年度股東大會上入選TE 董事會成員。…[了解更多]
LVDT位移傳感器應用
LVDT位移傳感器是一種常用的測量儀器，具有靈敏度高、線性范圍寬、重復性好、響應速度快、高線性度、高分辨率等優點。LVDT位移傳感器主要應用于以下領域：…[了解更多]
描述
溫度測量應用非常廣泛，不僅生產工藝需要溫度控制，有些電子產品還需對它們自身的溫度進行測量，如計算機要監控CPU的溫度，馬達控制器要知道功率驅動IC的溫度等等，下面介紹幾種常用的溫度傳感器。溫度是實際應用中經常需要測試的參數，從鋼鐵制造到半導體生產，很多工藝都要依靠溫度來實現，溫度傳感器是應用系統與現實世界之間的橋梁。本文對不同的溫度傳感器進行簡要概述，并介紹與電路系統之間的接口。
熱敏電阻器
用來測量溫度的傳感器種類很多，熱敏電阻器就是其中之一。許多熱敏電阻具有負溫度系數(NTC)，也就是說溫度下降時它的電阻值會升高。在所有被動式溫度傳感器中，熱敏電阻的靈敏度(即溫度每變化一度時電阻的變化)最高，但熱敏電阻的電阻/溫度曲線是非線性的。
表1是一個典型的NTC熱敏電阻器性能參數。
這些數據是對Vishay-Dale熱敏電阻進行量測得到的，但它也代表了NTC熱敏電阻的總體情況。其中電阻值以一個比率形式給出(R/R25)，該比率表示當前溫度下的阻值與25℃時的阻值之比，通常同一系列的熱敏電阻器具有類似的特性和相同電阻/溫度曲線。以表1中的熱敏電阻系列為例，25℃時阻值為10Kω的電阻，在0℃時電阻為28.1Kω，60℃時電阻為4.086Kω；與此類似，25℃時電阻為5Kω的熱敏電阻在0℃時電阻則為 14.050Kω。
雖然這里的熱敏電阻數據以10℃為增量，但有些熱敏電阻可以以5℃甚至1℃為增量。如果想要知道兩點之間某一溫度下的阻值，可以用這個曲線來估計，也可以直接計算出電阻值，計算公式如下：
熱敏電阻一般有一個誤差范圍，用來規定樣品之間的一致性。根據使用的材料不同，誤差值通常在1%至10%之間。有些熱敏電阻設計成應用時可以互換，用于不能進行現場調節的場合，例如一臺儀器，用戶或現場工程師只能更換熱敏電阻而無法進行校準，這種熱敏電阻比普通的精度要高很多，也要貴得多。
圖2是利用熱敏電阻測量溫度的典型電路。
電阻R1將熱敏電阻的電壓拉升到參考電壓，一般它與ADC的參考電壓一致，因此如果ADC的參考電壓是5V，Vref也將是5V。熱敏電阻和電阻串聯產生分壓，其阻值變化使得節點處的電壓也產生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。
自熱問題
由于熱敏電阻是一個電阻，電流流過它時會產生一定的熱量，因此電路設計人員應確保拉升電阻足夠大，以防止熱敏電阻自熱過度，否則系統測量的是熱敏電阻發出的熱，而不是周圍環境的溫度。
熱敏電阻消耗的能量對溫度的影響用耗散常數來表示，它指將熱敏電阻溫度提高比環境溫度高1℃所需要的毫瓦數。耗散常數因熱敏電阻的封裝、管腳規格、包封材料及其它因素不同而不一樣。
系統所允許的自熱量及限流電阻大小由測量精度決定，測量精度為±5℃的測量系統比精度為±1℃測量系統可承受的熱敏電阻自熱要大。應注意拉升電阻的阻值必須進行計算，以限定整個測量溫度范圍內的自熱功耗。給定出電阻值以后，由于熱敏電阻阻值變化，耗散功率在不同溫度下也有所不同。有時需要對熱敏電阻的輸入進行標定以便得到合適的溫度分辨率，圖3是一個將10～40℃溫度范圍擴展到ADC整個0～5V輸入區間的電路。
運算放大器輸出公式如下：
一旦熱敏電阻的輸入標定完成以后，就可以用圖表表示出實際電阻與溫度的對應情況。由于熱敏電阻是非線性的，所以需要用圖表表示，系統要知道對應每一個溫度ADC的值是多少，表的精度具體是以1℃為增量還是以5℃為增量要根據具體應用來定。
累積誤差
用熱敏電阻測量溫度時，在輸入電路中要選擇好傳感器及其它元件，以便和所需要的精度相匹配。有些場合需要精度為1%的電阻，而有些可能需要精度為0.1%的電阻。在任何情況下都應用一張表格算出所有元件的累積誤差對測量精度的影響，這些元件包括電阻、參考電壓及熱敏電阻本身。
如果要求精度高而又想少花一點錢，則需要在系統構建好后對它進行校準，由于線路板及熱敏電阻必須在現場更換，所以一般情況下不建議這樣做。在設備不能作現場更換或工程師有其它方法監控溫度的情況下，也可以讓軟件建一張溫度對應ADC變化的表格，這時需要用其它工具測量實際溫度值，軟件才能創建相對應的表格。對于有些必須要現場更換熱敏電阻的系統，可以將要更換的元件(傳感器或整個模擬前端)在出廠前就校準好，并把校準結果保存在磁盤或其它存儲介質上，當然，元件更換后軟件必須要能夠知道使用校準后的數據。
電阻溫度探測器
電阻溫度探測器(RTD)實際上是一根特殊的導線，它的電阻隨溫度變化而變化，通常RTD材料包括銅、鉑、鎳及鎳/鐵合金。RTD元件可以是一根導線，也可以是一層薄膜，采用電鍍或濺射的方法涂敷在陶瓷類材料基底上。
RTD的電阻值以0℃阻值作為標稱值。0℃ 100ω鉑RTD電阻在1℃時它的阻值通常為100.39ω，50℃時為119.4ω，圖4是RTD電阻/溫度曲線與熱敏電阻的電阻/溫度曲線的比較。 RTD的誤差要比熱敏電阻小，對于鉑來說，誤差一般在0.01%，鎳一般為0.5%。除誤差和電阻較小以外，RTD與熱敏電阻的接口電路基本相同。
熱電偶
熱電偶由兩種不同金屬結合而成，它受熱時會產生微小的電壓，電壓大小取決于組成熱電偶的兩種金屬材料，鐵-康銅(J型)、銅-康銅(T型)和鉻-鋁(K型)熱電偶是最常用的三種。
熱電偶產生的電壓很小，通常只有幾毫伏。K型熱電偶溫度每變化1℃時電壓變化只有大約40μV，因此測量系統要能測出4μV的電壓變化測量精度才可以達到0.1℃。
由于兩種不同類型的金屬結合在一起會產生電位差，所以熱電偶與測量系統的連接也會產生電壓。一般把連接點放在隔熱塊上以減小這一影響，使兩個節點處以同一溫度下，從而降低誤差。有時候也會測量隔熱塊的溫度，以補償溫度的影響(圖5)。
固態熱傳感器
最簡單的半導體溫度傳感器就是一個PN結，例如二極管或晶體管基極-發射極之間的PN結。如果一個恒定電流流過正向偏置的硅 PN結，正向壓降在溫度每變化1℃時會降低1.8mV。很多IC利用半導體的這一特性來測量溫度，包括美信的MAX1617、國半的LM335和LM74 等等。半導體傳感器的接口形式多樣，從電壓輸出到串行SPI/微線接口都可以。溫度傳感器種類很多，通過正確地選擇軟件和硬件，一定可以找到適合自己應用的傳感器。
打開APP閱讀更多精彩內容
熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數遠遠高于熱電偶,其內部的熱電元由高熱電系數的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成,其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產生的干擾 該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯或接成差動平衡電路方式,因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 并將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結構上引入場效應管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號,并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉換為電壓形式 該電阻阻抗高達104Mω,故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片, 并在它的兩面鍍上金屬電極,然后加電對其進行極化,這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的,因此極化后的探測元也是有正、負極性的。
制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料,它的探測波長范圍為0.2~20μm。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度,該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外,還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 電氣控制線路圖控制原
