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1、温度传感器与检测,作 者:专 业:农业电气化与自动化 时 间:2014年11月12日,温度传感器,1 温度测量概述2 接触测量下温传的类型及应用3 非接触测量下温传的类型及应用5 小结,温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类繁多的传感器中,温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。在工业生产自动化流程中,温度测量点要占全部测量点的一半左右。,温度是反映物体冷热状态的物理参数。,温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高,表示物体内部分子热运动越剧烈。,模拟图:在一个密闭的空间里,气体分子在高温时的运动速度比低温时快!,低温,高温,热膨胀式温度传感器,不需要电源,耐用
2、;但感温部件体积较大。,气体的体积与热力学温度成正比,热电偶温度传感器,热电偶的结构,用镍铬镍硅热电偶测炉温时,其冷端温度30,在直流电位计上测得的热电势30.839mV,求炉温。解:查镍铬镍硅热电偶分度表(30,0)=1.203 mV EAB(T,0)=E(T,30)+EAB(30,0)=30.839+1.203=32.042(mV)再查分度表得 T=770。,热电阻式温度传感器,当cpu温度急剧上升时,表面封装式热敏电阻阻值急剧减小,减小到一定值时,使三极管导通,触发继电器动作,实现过热保护作用。,PC 的主板对温度 是非常敏感的,主板又是非常接近发热的电源电阻,不断提高的cpu主频,不仅
3、提高了cpu的速度也使得它的工作温度提高,在这种场合下,表面封装式热敏电阻既可以快速响应,又可以过热保护。,铁氧体温度传感器,铁氧体温度传感器已在家用电饭锅中普遍应用。在电饭锅的电加热器中央有热敏铁氧体,其锅里温度设计成103,当锅内水分熬干,温度升高到103时,热敏铁氧体突然丧失铁磁性,其下的磁铁及杠杆在重力作用下降落,将电接点压开,结束煮饭阶段。至于此后的保温过程,则是靠双金属片温度开关间歇地接通电源而实现的。,电饭锅中的铁氧体温度传感器原理图,示温涂料(变色涂料),装满热水后图案变得清晰可辨,示温材料传感器,红外温度计,红外探测器最核心的部分是一个透镜,红外线能量由透镜汇聚到检测器上,再
4、由检测器转化成电信号,经环境温度偏差补偿后最终以温度单位显示出来,这种测量适于一定距离的温度测量,而无需接触受热对象。,集成温度传感器,集成温度传感器可分为模拟式、逻辑输出和数字式三大类。其中模拟式又分为电压型和电流型两种。,集成温度传感器是利用晶体管PN结的伏安特性与温度的关系制成的一种固态传感器。它是把PN结及其辅助电路集成在同一个芯片上,完成温度测量及信号输出功能的专用IC,突出优点是有理想的线性输出,体积小。由于PN结受耐热性能和特性范围的限制,集成温度传感器只能用来测150以下的温度。,AD590(电流型),LM35(电压型),性能特点独特的一线接口,只需要一条口线通信 多点能力,简
5、化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电,电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源 测量温度范围为-55 C至+125。华氏相当于是-67 F到257华氏度-10 C至+85 C范围内精度为0.5 C通过并联可实现多点组网功能;无需外部器件 供电电压范围为3.05.5V;零待机功耗 温度以9或12位数字量读出 用户可定义非易失性温度报警设置 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度的器件 负电压特性,电源极性接反时,温度计不会烧毁,集成数字式温度传感器DS18B20,19,SRTP设计题目:,基于DS18B20智能测温系统,DS1820 测温原理图,DS1820 内部结构图,
6、集成数字温度传感器DS18B20,接触式测温,温度敏感元件与被测对象接触,经过换热后两者温度相等。常用的接触式测温仪表:(1)膨胀式温度计。(2)热电阻温度计。(3)热电偶温度计。(4)其他原理的温度计。,小结,接触式温度计特点:,优点:直观、可靠,测量仪表也比较简单。缺点:由于敏感元件必须与被测对象接触,在接触过程中就可能破坏被测对象的温度场分布,从而造成测量误差。有的测温元件不能和被测对象充分接触,不能达到充分的热平衡,使测温元件和被测对象温度不一致,也会带来误差。在接触过程中,介质腐蚀性,高温对测温元件的影响,影响测温元件的可靠性和工作寿命。,非接触测温,温度敏感元件不与被测对象接触,而是通过辐射能量进行热交换,由辐射能的大小来推算被测物体的温度。常用的非接触式测温仪表:(1)辐射式温度计:基于普朗克定理 光电高温计,辐射温度计,比色温度计。(2)光纤式温度计:光纤的温度特性、传光介质。光纤温度传感器,光纤辐射温度计。优点:不与被测物体接触,不破坏原有的温度场,在被测物 体为运动物体时尤为适用。缺点:精度一般不高。,24,Thanks!Q&A Time,温度传感器及检测,