傳感器與檢測(cè)技術(shù)---第10章熱電勢(shì)傳感器-閱讀頁(yè)
2024-12-23 07:25本頁(yè)面
【正文】 現(xiàn)性好等 。 1. 鉑熱電阻 鉑熱電阻的特點(diǎn)是精度高 、 穩(wěn)定性好 、 性能可靠 , 所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用 。 在 200~0℃ 的溫度范圍內(nèi) : Rt=R0［ 1+At+Bt2+Ct3(t100)］ ( 10 15) 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 在 0~850℃ 的溫度范圍內(nèi) : Rt = R0(1+At+Bt2) 式中： Rt和 R0分別為 t℃ 和 0℃ 時(shí)鉑電阻值 。 在 ITS90 中 , 這些常數(shù)規(guī)定為 : A = 1013/℃ B = 107/℃ 2 C = 1012/℃ 4 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 從上式看出 , 熱電阻在溫度 t時(shí)的電阻值與 R0 有關(guān) 。 鉑熱電阻不同分度號(hào)亦有相應(yīng)分度表 , 即Rtt 的關(guān)系表 , 這樣在實(shí)際測(cè)量中 , 只要測(cè)得熱電阻的阻值 Rt, 便可從分度表上查出對(duì)應(yīng)的溫度值 。 鉑熱電阻中的鉑絲純度用電阻比 W100表示 , 它是鉑熱電阻在100℃ 時(shí)電阻值 R100與 0℃ 時(shí)電阻值 R0之比 。 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 表 10 7 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 2. 銅熱電阻 由于鉑是貴重金屬 。 其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的 , 可近似地表示為 : Rt=R0（ 1+αt） （ 10 17） 式中： α= 103/℃ 為銅熱電阻的電阻溫度系數(shù) 。 銅熱電阻線性好 , 價(jià)格便宜 , 但它易氧化 , 不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作 。 它由電阻體 、 絕緣管 、保護(hù)套管 、 引線和接線盒等部分組成 。 電阻絲采用雙線無(wú)感繞法繞制在具有一定形狀的云母 、 石英或陶瓷塑料支架上 , 支架起支撐和絕緣作用 , 引出線通常采用直徑 1mm的銀絲或鍍銀銅絲 , 它與接線盒柱相接 , 以便與外接線路相連而測(cè)量顯示溫度 。 而熱電阻與檢測(cè)儀表可能相隔一大段距離 , 因此熱電阻的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響 。 具體測(cè)量電路見 圖 1022 其中 ， 二線制中引線電阻對(duì)測(cè)量影響大 , 用于測(cè)溫精度不高場(chǎng)合 。 四線制可以完全消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響 , 用于高精度溫度檢測(cè) 。 1. 熱敏電阻的特點(diǎn) （ 1） 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大。具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻稱作 PTC，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻稱作NTC，臨界溫度系數(shù)的熱敏電阻稱作 CTR。典型熱敏電阻非線性特性 如圖所示?？筛鶕?jù)不同要求制成各種形狀。其符號(hào)如下圖所示 直熱式熱敏電阻 旁熱式熱敏電阻 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 3. 熱敏電阻型號(hào)和主要參數(shù) 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 集成溫度傳感器 集成溫度傳感器是利用晶體管 PN結(jié)的電流電壓特性與溫度的關(guān)系 , 把 感溫 PN結(jié) 及有關(guān)電子線路集成在一個(gè)小硅片上 , 構(gòu)成一個(gè)小型化 、 一體化的專用集成電路片 。 1． 基本工作原理 目前在集成溫度傳感器中 , 都采用一對(duì)非常匹配的差分對(duì)管作為溫度敏感元件 。 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 圖 1018 集成溫度傳感器基本原理 其中 V1和 V2是互相匹配的晶體管 ， I1和 I2分別是 V1和 V2管的集電極電流 , 由恒流源提供 。 q——是電子電荷量 。 γ——是 V1和 V2管發(fā)射結(jié)的面積之比 。 這就是集成溫度傳感器的基本工作原理 , 在此基礎(chǔ)上 ， 可設(shè)計(jì)出各種不同電路以及不同輸出類型的集成溫度傳感器 。 當(dāng)電流 I1恒定時(shí) , 通過改變 R1的阻值 , 可實(shí)現(xiàn) I1=I2, 當(dāng)晶體管的β1時(shí) , 電路的輸出電壓可由下式確定 , 即 : 若取 R1=940Ω, R2=30KΩ, γ =37, 則電路輸出的溫度系數(shù)為 : TqKRRRRURIU be )ln(1221220 ????????KmvqKRRdTdUC T /10ln120 ???? ?（ 10 19） 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 TqKRRRRURIU be)ln(1221220???????? 10 19 當(dāng)電流 I1恒定時(shí)， 通過改變 R1的阻值， 可實(shí)現(xiàn) I1=I2，當(dāng) β1時(shí) 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 （ 2） 電流輸出型 圖 10 20 為電流輸出型集成溫度傳感器的原理電路圖 。 流過電路的總電流 IT為 : 式中當(dāng) R和 γ 一定時(shí) , 電路的輸出電流與溫度有良好的線性關(guān)系 。 基本電路與圖 10 20一樣 , 只是增加了一些啟動(dòng)電路 , 防止電源反接以及使左右兩支路對(duì)稱的附加電路 , 以進(jìn)一步地提高性能 。 *2． AD590集成溫度傳感器應(yīng)用實(shí)例 AD590是應(yīng)用廣泛的一種集成溫度傳感器 , 由于它內(nèi)部有放大電路 , 再配上相應(yīng)外電路 ,方便地構(gòu)成各種應(yīng)用電路 。 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 (1) 溫度測(cè)量電路 圖 10 21 是一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)溫電路 ， AD590在 25℃（ ） 時(shí) , 理想輸出電流為 , 但實(shí)際上存在一定誤差 , 可以在外電路中進(jìn)行修正 。 調(diào)整好以后 , 固定可調(diào)電阻 , 即可由輸出電壓 VT讀出 AD590所處的熱力學(xué)溫度 。 AD311為比較器 , 它的輸出控制加熱器電流 , 調(diào)節(jié) R1可改變比較電壓 , 從而改變了控制溫度 。 第 10章 熱電勢(shì)傳感器 (3)熱電偶參考端補(bǔ)償電路 該種補(bǔ)償電路如下圖 10 23 所示 。 AD580是一個(gè)三端穩(wěn)壓器 , 其輸出電壓 VOUT=。 當(dāng)熱電偶參考端溫度為 t0, 其熱電勢(shì) EAB(t0, 0)≈S 補(bǔ)償時(shí)應(yīng)使 U1與 EAB(t0, 0)近似相等 , 即 R1與塞貝克系數(shù)相等 , 不同分度號(hào)的熱電偶 , R1的阻值亦不同 。 5℃ 的補(bǔ)償精度 。
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