【文章內(nèi)容簡介】 的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即=[1+α(t)]式中，為溫度t時(shí)的阻值。為溫度(通常=0℃)時(shí)對應(yīng)電阻值。α為溫度系數(shù)。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高(通常在數(shù)千歐以上)，但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有50至300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于200至500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻種類：（1）精密型熱電阻：工業(yè)常用熱電阻感溫元件(電阻體)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測量帶來影響。為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制。(2)鎧裝熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2至φ8mm，最小可達(dá)φ1mm。(3)端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。(4)隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于B1a至B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場所的溫度測量。工業(yè)上常用金屬熱電阻從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這個(gè)性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大(在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸)、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關(guān)系(最好呈線性關(guān)系)。目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小。銅電阻在測溫范圍內(nèi)電阻值和溫度呈線性關(guān)系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質(zhì)，超過150易被氧化。中國最常用的有=10Ω、=100Ω和=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為PtPt100、Pt1000。銅電阻有=50Ω和=100Ω兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。熱電阻的信號連接方式熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會(huì)有較大的影響。[10]目前熱電阻的引線主要有三種方式：○1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻R，R的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合?！?三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻?！?四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。工業(yè)上一般都采用三線制接法。熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信號，不存在這個(gè)問題。熱電阻測溫系統(tǒng)的組成：(1)熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。必須注意以下兩點(diǎn)：①熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致；②為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采用三線制接法。(2)鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2~φ8mm，最小可達(dá)φ1mm。(3)端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材料繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。(4)隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長短而影響電阻值，為此更換新的電阻體為好，若采用焊接修理，焊后要校驗(yàn)合格后才能使用。AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為3~30V，輸出電流223μA（50℃）~423μA（+150℃），靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時(shí)，R兩端的電壓可作為喻出電壓。注意R的阻值不能取得太大，以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源，最高可達(dá)20MΩ，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。[12]LM135/235/335系列是美國國家半導(dǎo)體公司（NS）生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器，工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K，具有小于1Ω的動(dòng)態(tài)阻抗，工作電流范圍從400μA到5mA，精度為1℃，LM135的溫度范圍為55℃~+150℃，LM235的溫度范圍為40℃~+125℃，LM335為40℃~+100℃。封裝形式有TO4TO9SO8。該系列器件廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫差測量以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)中。第3章 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器工作過程及檢測原理第3章 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器工作過程及其檢測原理發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器包括水溫和進(jìn)氣溫度傳感器,是電控發(fā)動(dòng)機(jī)中眾多傳感器中的一種,是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的感覺器官,其作用是感知冷卻水和進(jìn)氣的溫度并將感知的溫度轉(zhuǎn)換成電信號向電控單元(ECU)輸出。ECU根據(jù)感知溫度的高低對噴油量作出進(jìn)一步的修正,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳的工作狀態(tài)運(yùn)行。一旦溫度傳感器損壞或工作不正常,則電控發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)工作失常,出現(xiàn)故障。例如,當(dāng)電噴車出現(xiàn)怠速過高,過低,混合氣稀或冒黑煙,冷車不好發(fā)動(dòng)等故障時(shí),應(yīng)想到要檢測一下水溫傳感器是否正常。因此,掌握發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器的檢測方法在汽車檢測與故障診斷技術(shù)中顯得十分重要。[15]水溫傳感器一般安裝在缸體水道或節(jié)溫器上。進(jìn)氣溫度傳感器安裝在空氣流量計(jì)或進(jìn)氣管道內(nèi)。水溫和進(jìn)氣溫度傳感器的的控制電路見圖31和32所示。水溫和進(jìn)氣傳感器多采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。ECU中的固定電阻R與傳感器的熱敏電阻串聯(lián)組成一分壓器。接通點(diǎn)火開關(guān),ECU首先通過固定電阻R給傳感器輸出一個(gè)5V(或12V)的參考電壓,熱敏電阻的阻值變化時(shí),固定電阻R所分得的電壓值(即傳感器的信號電壓)隨之變化,見圖31和32所示。 當(dāng)溫度變低時(shí),熱敏電阻的電阻值增大,電路中的電流減小,ECU檢測到的信號電壓增高,當(dāng)溫度升高，熱敏電阻的阻值逐漸減小,電路中的電流增大,固定電阻上的電壓逐漸增大,因此ECU檢測到的信號電壓逐漸降低,根據(jù)信號ECU將逐漸修正噴油量。 圖31 進(jìn)氣溫度傳感