首页 理论教育温度传感器的应用及工作原理

温度传感器的应用及工作原理

【摘要】:温度传感器使用范围广,数量多,居各种传感器之首。智能温度传感器。目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。另外,温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类:一类是接触式温度传感器,一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触,通过热传导及对流原理达到热平衡,这时的示值即被测对象的温度。

温度传感器使用范围广,数量多,居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段:

(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件),主要是能够进行非电量和电量之间转换。

(2)模拟集成温度传感器/控制器。

(3)智能温度传感器。

1.传统的分立式温度传感器——热电偶传感器

热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器,它与被测对象直接接触,不受中间介质的影响,具有较高的精度;测量范围广,可从-50℃~1 600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金、铁、镍、铬,最低可测到-269℃,钨、铼最高可达2 800℃。

2.模拟集成温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的,因此也称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是20世纪80年代问世的,它将温度传感器集成在一个芯片上,可完成温度测量及模拟信号输出等功能。

模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。

3.智能温度传感器

智能温度传感器(也称数字温度传感器)是20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU),并且可通过软件来实现测试功能,即智能化取决于软件的开发水平。

目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。

另外,温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类:一类是接触式温度传感器,一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触,通过热传导及对流原理达到热平衡,这时的示值即被测对象的温度。这种测温方法精度比较高,并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象,这种方法将会产生很大的误差。非接触测温的元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理,此种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象,也可测量温度场的温度分布,但受环境的影响比较大。