【導(dǎo)讀】熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性，對溫度和溫度有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行檢測的裝置。金屬原子最外層的電子能自由移動(dòng)，當(dāng)加上電壓以后，這些無規(guī)則移動(dòng)的電子就按一定的方向流動(dòng)，形成電流。動(dòng)將受到阻礙，金屬的電阻率也隨之增大。實(shí)踐證明，純金屬、鉑、銅、鐵和鎳是比較適合的材料，低溫度和沒有水分和浸蝕性的介質(zhì)之中。鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系。A、B、C—由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)。鉑電阻的主要技術(shù)指標(biāo)。即便在氧化性介質(zhì)中，其物理、化學(xué)性能都。易提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性；在還原性介質(zhì)中性能易受影響；電阻溫度系數(shù)不太高；用于汽車工業(yè)、白色家電，食品加工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)。目前，鉑和銅生產(chǎn)是標(biāo)準(zhǔn)的。不會破壞電橋的平衡和正常工作狀態(tài)。線性，僅用于-50~100℃；用的較少。高，但重現(xiàn)性差。錳電阻：-271~-210℃；靈敏度高，但脆性高，炭電阻：-273~℃；熱容量小，靈敏度。定性和互換性較差。劇減小，并呈現(xiàn)非線性。隨著溫度的升高，半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的載流

　　

【正文】 銅 紅 紅 褐、綠 白 紅 鎳銅 康銅 考銅 考銅 康銅 白 白 白 白 白 4. 10士 0. 15 0. 30 5 .75土 4. 10土 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第七章 熱電式傳感器 ? 補(bǔ)償導(dǎo)線 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 五、熱電偶測溫線路 熱電偶直接與指示儀表配用 把 n支相同型號的熱電偶依次將正、負(fù)極相連接，則線路的總電勢為： EG=E1+E2+… ＋ En=nE 串聯(lián)線路中配用的儀表，按 EG－ T刻度。 （熱電偶串聯(lián)測溫線路圖見黑板） 若每支熱電偶的絕對誤差分別為 ΔE Δ E Δ E3…… Δ En，則整個(gè)串聯(lián)線路的絕對誤差： 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 如果 Δ E1＝ Δ E2＝ … ＝ Δ En＝ Δ E，則 ： 串聯(lián)線路的相對誤差為： 可見串聯(lián)線路的相對誤差為單支熱電偶相對誤差 的 倍。 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 橋式電位差計(jì)線路 （自動(dòng)橋式電位差計(jì)線路見黑板） 圖中： RW為調(diào)零電位器； RH為精密合成膜測量電位器，調(diào)節(jié)電橋輸出的補(bǔ)償電壓； RW和 RH組成的橋路由一穩(wěn)定的參考電壓源 Vr供電； Rc為限流電阻。 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第七章 熱電式傳感器 工作原理： 熱電偶輸出的直流電勢 Ex經(jīng)過濾波單元加于橋路，與橋路輸出電阻 R兩端的直流電壓 Vs（也稱補(bǔ)償電壓）相比較，比較后的差值電壓 ΔV（即不平衡電壓）經(jīng)濾波放大后，輸出足夠的功率以驅(qū)動(dòng)可逆電動(dòng)機(jī) M。可逆電動(dòng)機(jī) M通過一組傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)測量線路中滑線電阻 RH的滑動(dòng)觸頭，同時(shí)帶動(dòng)儀表指針沿著標(biāo)度尺移動(dòng)，直到測量橋路輸出的補(bǔ)償電壓與被測的直流電壓信號相平衡為止，此時(shí)差值電壓等于零，放大器無輸出，可逆電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，橋路處于平衡狀態(tài)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) ? 測兩點(diǎn)間的溫差 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 167。 64 熱釋電紅外傳感器 當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應(yīng)。 通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被來自空氣中附集在晶體外表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能顯示出來。當(dāng)溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的正負(fù)電荷重心產(chǎn)生相對位 移，晶體自發(fā)極化值就會發(fā)生變化，在晶體表面就會產(chǎn)生電荷耗盡。 能產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的晶體稱為熱釋電體，又稱為熱電元件。熱電元件常用的材料有單晶 (LiTa03等）、壓電陶瓷 (PZT等）及高分子薄膜（ PVFZ等）。 一、熱釋電效應(yīng) 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 如果在熱電元件兩端并聯(lián)上電阻，當(dāng)元件受熱時(shí)，電阻上就有電流流過，在電阻兩端也能得到電壓信號。 這里所說的熱釋電紅外傳感器是指利用熱電元件的熱釋電效應(yīng)探測人體用的紅外傳感器。它適用于防盜報(bào)警、來客告知及非接觸開關(guān)等紅外領(lǐng)域。 二、熱釋電紅外傳感器 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)圖 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 濾光片的光譜特性 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 熱釋電紅外傳感器的視野特性 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 熱釋電紅外傳感器主要由外殼、濾光片、熱電元件 PZT、結(jié)場效應(yīng)管 FET、電阻、二極管等組成。其中濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為 6μm多層膜干涉濾光片，這種濾光片對于太陽光和熒光燈光的短波長（約 5 μ m以下），具有高的反射率，而對 6 μ m以上的從人體發(fā)出來的紅外線熱源 (10 μ m )，有高的穿透性。阻抗變換用的結(jié)場效應(yīng)管 FET和電路元件放置在管底部分。熱電元件選用 PZT壓電陶瓷，其居里點(diǎn)高不會造成因環(huán)境溫度過高而影響其輸出性能， PZT材料也適合批量生產(chǎn)，成本低，且可靠性高。 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 型號 P228 LS064 LHI958 典型噪聲值（ mV峰 — 峰 ) 80 80 20 響應(yīng)性（ V/W) 6500 3300 3500 窗口光頗響應(yīng)（ μm) 7~15 — 8~14 工作電壓（ V） 3~15 ~15 3~15 失調(diào)電壓 (V) 工作溫度 (℃ ) 40~60 30~70 40~70 保存溫度（ ℃ ） 55~125 40~80 40~80 元件尺寸（ mm) 2 1 2 1 2 1 封裝形式 TO— 5 TO— 5 TO— 5 幾種常見探測人體用的熱釋電紅外傳感器的主要技術(shù)指標(biāo) 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 除了探測人體使用的熱釋電紅外傳感器外，還有供測溫使用的熱釋電紅外傳感器，其工作電壓為3~15V，電壓靈敏度在 3Hz時(shí)為 70V/W，響應(yīng)波長范圍為 2~15μm，測溫范圍可達(dá) 80~1500℃ 。 三、熱釋電紅外探測模塊 熱釋電紅外探測模塊是一個(gè)將熱釋電紅外傳感器、放大器、信號處理電路、延時(shí)電路和高低電平輸出電路集成于一體的新器件。它具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、耐低溫（ 30℃ ）及使用方便等特點(diǎn)，主要用來探測人體發(fā)射出的紅外線能量，適用于人體移動(dòng)的探測報(bào)警系統(tǒng)。 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) HN 911型熱釋電紅外探測模塊的外形圖 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) HN911模塊電路框圖 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 平時(shí)， 1端輸出低電平， 2端輸出高電平。當(dāng)有移動(dòng)發(fā)熱體進(jìn)入監(jiān)視范圍時(shí)，熱釋電紅外傳感器接受到紅外能量，并輸出檢測信號。該信號經(jīng)放大器放大，由比較器進(jìn)行比較判斷，再由信號處理電路處理后輸出控制信號。此時(shí)，輸出端 1變?yōu)楦唠娖剑敵龆?2變?yōu)榈碗娖?。在模塊的外部，可接增益調(diào)節(jié)電位器，以調(diào)節(jié)放大器的增益。放大器具有溫度補(bǔ)償功能，其主要作用是當(dāng)環(huán)境溫度增高或背景紅外輻射能量增加時(shí)，可使放大器的增益隨著它們的增高而自動(dòng)提升，從而保證整個(gè)電路工作的穩(wěn)定性。 測量原理 第七章 熱電式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 返回 第七章 熱電式傳感器 中間導(dǎo)體定律應(yīng)用