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各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

各类常用温度传感器的优点和缺点分析-热电偶是温度测量中最常用的传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境,而且结实、价低,无需供电,尤其最便宜。热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属A和金属B)构成,如图1所示。当热电偶一端受热时,热电偶电路中就有电势差。可用测量的电势差来计算温度。

导言

运用物质各种物理性质随温度改动的规则把温度转换为电量的传感器。这些出现规则性改动的物理性质主要有体。温度传感器是温度丈量外表的中心部分,品种繁多。按丈量办法可分为触摸式和非触摸式两大类,依照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。假如您要进行牢靠的温度丈量,就需求为您的运用挑选正确的温度传感器。热电偶、热敏电阻、铂电阻(RTD)和温度IC是测验中最常用的温度传感器。

1 热电偶

热电偶是温度丈量中最常用的传感器。其主要长处是宽温度规模和习惯各种大气环境,而且健壮、价低,无需供电,特别最廉价。热电偶由在一端衔接的两条不同金属线(金属A和金属B)构成,如图1所示。当热电偶一端受热时,热电偶电路中就有电势差。可用丈量的电势差来核算温度。

各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

不过,电压和温度间是如图2所示的非线性联系,温度因为电压和温度对错线性联系,因而需求为参阅温度(Tref)作第2次丈量,并运用测验设备软件和∕或硬件在仪器内部处理电压-温度改换,以终究取得热偶温度(Tx)。Agilent34970A和34980A数据收集器均有内置的丈量了运算才能。

各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

简而言之,热偶是最简略和最通用的温度传感器,但热偶并不合适高精度的运用。

2 热敏电阻

热敏电阻是用半导体资料, 大多为负温度系数,即阻值随温度添加而下降。温度改动会形成大的阻值改动,因而它是最活络的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差,而且与生产工艺有很大联系。制作商给不出标准化的热敏电阻曲线。

各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

热敏电阻体积十分小,对温度改动的呼应也快。但热敏电阻需求运用电流源,小尺度也使它对自热差错极为活络。

热敏电阻在两条线上丈量的是绝对温度, 有较好的精度,但它比热偶贵, 可测温度规模也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ,每1℃的温度改动形成200Ω的电阻改动。留意10Ω的引线电阻仅形成可疏忽的 0.05℃差错。它十分合适需求进行快速和活络温度丈量的电流操控运用。尺度小关于有空间要求的运用是有利的,但有必要留意防止自热差错。

各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

2.1 丈量技巧

热敏电阻体积小是长处,它能很快安稳,不会形成热负载。不过也因而很不健壮,大电流会形成自热。因为热敏电阻是一种电阻性器材,任何电流源都会在其上因功率而形成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因而要运用小的电流源。假如热敏电阻暴露在高热中,将导致永久性的损坏。

3 铂电阻温度传感器

与热敏电阻类似,铂电阻温度传感器(RTD)也是用铂制成的热活络电阻。当经过丈量电压核算RTD 温度时,数字万用表用已知电流源丈量该电流源所发生的电压。这一电压为两条引线(Vlead)上的压降加RTD上的电压(Vtemp)。例如,常用RTD 的电阻为100Ω,每1℃仅发生0.385Ω的电阻改动。假如每条引线有10Ω电阻,就将形成26℃的丈量差错,这是不行承受的。所以应对RTD作4线欧姆丈量。

RTD是最准确和最安稳的温度传感器 ,它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD也是最慢和最贵的温度传感器。因而RTD最合适对精度有严格要求,而速度和价格不太要害的运用领域。

各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

3.1 丈量技巧

·运用5mA电流源会因自热形成2.5℃的温度丈量差错。因而把自热差错减到最小是极为重要的。

·4线丈量更为准确,但需求两倍的引线和两倍的开关

4 温度IC

温度集成电路(IC)是一种数字温度传感器 ,它有十分线性的电压∕电流-温度联系。有些IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出方式。

4.1 两类具有如下温度联系的温度IC

·电压IC: 10 mV/K。

·电流IC: 1μA/K。

温度IC 的输出对错常线性的电压∕℃。实践发生的是电压∕Kelvin,因而室温时的1℃输出约为3V。温度IC需求有外电源。一般温度IC是嵌入在电路中而不用于勘探。

各类常用温度传感器的长处和缺陷剖析

温度IC缺陷是温度规模十分有限, 也存在相同的自热、不巩固和需求外电源的问题。总归,温度IC供给发生正比于温度的易读读数办法。它很廉价,但也遭到装备和速度限制。

4.2 丈量技巧

·温度IC 体积较大,因而它改动慢,并或许形成热负载。

·把温度IC用于挨近室温的场合。这是它最盛行的运用。尽管丈量规模有限,但也能丈量150℃的高温。

5 结语

咱们已评论了各类常用温度传感器的长处和缺陷。假如您了解有必要的权衡,为您的运用细心挑选正确的传感器,您就能防止常见的缺憾而完成牢靠的温度丈量。

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