【正文】 別是熱電阻的引線常處于被測溫度的環(huán)境中，溫度波動較大，其阻值隨溫度的變化難以估計和修正。為減少導線電阻的影響，工業(yè)用熱電阻的引線有兩線制、三線制和四線制。圖 熱電阻測溫的電路 熱敏電阻 熱敏電阻由半導體材料制成，是利用半導體的熱電阻阻值與溫度呈現(xiàn)一定函數(shù)關系的原理制成溫度傳感器。其不足之處是互換性差，離散性嚴重。負溫度系數(shù)熱敏電阻應用較為普遍，這類熱敏電阻大部分都是用． Mn、Co、 Ni、 Fe的金屬氧化物按一定比例混合，采用陶瓷工藝制備而成。負溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻與溫度的關系可由下式求得：設 、 為溫度 T及 時的電阻值，則 或 。 PN結型溫度傳感器 通常利用晶體管 PN結的正向壓降與溫度呈現(xiàn)很好的線性關系這一特性，將半導體器件用作溫度傳感器。它的不足之處是測溫范圍較窄 (一 55～ 150℃) ，因而測量領域受到一定的限制。1. 溫敏二極管（ 1）工作原理 根據 PN結理論，對于理想二極管而言，當正向壓降 大于幾個 KT／ e時，其與溫度 T之間滿足關系式(9?27) 圖 WM型溫敏二極管的 UFT特性（ 2）基本特性 對溫敏二極管來說，基本特性主要指的是正向電壓 與溫度 T之間的關系特性。圖 WM型溫敏二極管在正向電流， 時的關系曲線。 PN結型溫度傳感器2．溫敏三極管（ 1）工作原理 若使三極管中的發(fā)射結處于正向偏置，并使集電極電流 恒定，則三極管基極與發(fā)射極之間的電壓 和溫度 T的關系可表示為(9?28) 圖 溫敏三極管輸出特性式中， 為與結面積、載流子遷移率、集電極電流及工藝參數(shù)有關的常數(shù)。在集電極電流 恒定的情況下， 隨T的升高而降低，故呈現(xiàn)負溫度系數(shù)。溫敏三極管的輸出特性如圖 。這種傳感器自從 20世紀 80年代進入市場以來，由于其有線性度好、靈敏度高、體積小、使用簡便等優(yōu)點，得到了廣泛應用。其中，電壓型的靈敏度一般為 l0 mV／ ℃ ，電流型的靈敏度為 1 ／ K。 AD590是一種電流輸出型的集成溫度傳感器，測溫范圍為一 50～ 150℃ 。其電流靈敏度為1 /K。在外接電阻中串接一個可變電阻，在 25℃ 時調整可變電阻，使輸出電壓為 mV．即可進行單點調整補償，應用十分方便。圖 雙點調整補償法 AD590有 (I、 J、 K、 L、 M)幾擋，其溫度校正誤差大小不同 單線智能溫度傳感器 上述溫度傳感器為模擬傳感器，其輸出的電信號為模擬信號。圖 溫度接口電路 在上圖中，溫度傳感器的信號輸出至調理電路，調理電路一般完成信號的放大、去零點等功能；調理電路輸出的信號送至 AD轉換器， AD轉換器將模擬信號轉換為數(shù)字信號，通過總線與微處理器（單片機、微控制器等）接口；總線分為并行總線（信號線多，每次可傳輸多位數(shù)據，速度快）和串行總線（信號線少，每次只傳輸一位數(shù)據，速度慢，接口電路簡潔）。 單線智能溫度傳感器1. 單線總線簡介 如圖 ，單線總線（ 1－ Wire Bus）采用單根信號線進行信息的雙向總線 ,總線系統(tǒng)中一般有一個主機節(jié)點和多個從機 (每個從機有自己的地址 )節(jié)點組成 ,各個節(jié)點通過 3根相連線，這 3根線分別為： Vcc（電源）、 GND（公共端）、 S（信號線）。主節(jié)點可以對總線復位并向其他節(jié)點發(fā)出命令 ,其他節(jié)點接收到命令后作出對應的回答。圖 單線總線插圖 單線智能溫度傳感器2. DS18B20的性能特點 DS18B20是 DSl820的改進型，主要有以下特點： (1)采用 DALLAS公司獨特的 “ 單線 (1Wire)總線 ” 技術，通過串行通信接口 (I／ O)直接輸出被測溫度值 (9位二進制數(shù)據，含符號位 )，適配各種單片機或系統(tǒng)機?！?。而 DSl8B20的數(shù)字溫度輸出可進行 9～ 12位的編程。出廠前就作為 DSl8B20惟一的產品序號，存人其 ROM中。 (5)用戶可分別設定各路溫度的上、下限并寫入隨機存儲器 RAM中。 (6)內含寄生電源。 (7)具有電源反接保護電路。 單線智能溫度傳感器3. DSl8B20的應用圖 DS18B20的引腳排列圖 多片 DS18B20與 80C31的接線 熱電式傳感器應用舉例熱電式傳感器在實際中有很多應用，這里僅舉幾例。可選用熱電偶，并利用 AD590對熱電偶進行冷端溫度補償，在使用中，只需將熱電偶的冷端與集成溫度傳感器 AD590置于同一環(huán)境中，不論環(huán)境溫度如何改變，均可在電路的輸出端得到正比于熱電偶工作端溫度的電壓值。 熱電式傳感器應用舉例圖 元素分析儀氣體成分分析室示意圖2. 氣體成分分析 圖 分分析室示意圖。分析室 和 為參考室，室內充入潔凈的空氣，另外兩個分析室 和 內充入被分析的混合氣體，四個分析室組成橋路。 氣體的導熱系數(shù)與氣體成分的體積濃度有關，對于相互不發(fā)生化學反應的混合氣體，其導熱系數(shù)為各氣體導熱系數(shù)的平均值。圖 過熱保護繼電器 熱電式傳感器應用舉例 圖 熱保護線路。當電機正常運轉時，溫度較低，熱敏電阻阻值較高，三極管不導通，繼電器 J不吸合。 4. AD590溫度傳感器在遠距離檢測中的應用圖 AD590溫度傳感器遠距離測溫示意圖AD590的典型應用是用作遠距離溫度檢測。 小結 振動在彈性介質內的傳播稱為波動，簡稱波。 超聲波碰到雜質或分界面會產生反射、折射和波形轉換等現(xiàn)象。 由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇到被測物時將被、移動物體的速度和距離測量、濕度測量、無損檢測等。可用于物位測量、測厚中傳播時，由于大氣中氣體分子、水蒸氣以及固體微粒、塵埃等物質的吸收和散射作用，使輻射能在傳輸過程中逐漸衰減。利用紅外傳感器可進行非接觸式的紅外測溫、氣體分析、無損探傷等。核輻射傳感器有多種用途，如測量檢測氣體和液體在管道中的流量、利用物質對射線的吸收程度與物質厚度有關的原理在線測厚、測量物位、成份分析等。這里主要介紹了熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、 PN結傳感器、集成溫度傳感器、智能溫度傳感器等，其應用條件、信號形式等各有特點，應用時是具體情況而定。本章還討論了新型的傳感器（智能傳感器、模糊傳感器、網絡傳感器、虛擬傳感器）等內容，該部分作為理解內容。 5. 已知超聲波傳感器垂直安裝在被測介質底部，超聲波在被測介質中的傳播速度為 1460 m／ s，測得時間間隔為 28 ，試求物位高度。 9. 查找資料，舉出 3個利用核輻射傳感器進行物位測量的實際應用的例子。并敘述其工作原理。 12. 試擬定一個自動測量某溫度場的方案，繪出其方框圖和線路圖。 14. 試比較熱電偶、熱電阻、熱敏電阻三種熱電式傳感器的特點及其對測量線路的要求。試求該加熱爐實際溫度 T是多少 ? 18. 已知鉑電阻溫度計， 0℃ 時電阻為 100Ω ， 100℃ 時電阻為 139Ω ，當它與某熱介質接觸時，電阻值增至 281Ω ，試確定該介質溫度。試問實際溫度多少度 ?若熱端溫度不變，設法使冷端溫度 保持在 20℃ ，此時顯示儀表指示多少度? 21. 什么是智能傳感器 ?它應有哪些功能 ? 22. 實現(xiàn)智能傳感器的途徑有哪些 ? 23. 智能傳感器由哪些部分構成 ? 24. 什么是模糊傳感器 ?它有哪些功能 ? 25. 模糊傳感器由哪些部分構成 ? 26. 什么是網絡傳感器 ? 27. 什么是虛擬傳感器