PPT《第5章 热电偶传感器》

2-补偿导线;

3-铜导线;

4-补偿电桥图5.5 热电偶冷端补偿电桥 由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(30,0)=1.20mV,可以计算出 E(t,0)=(39.17+1.20)mV=40.37mV再通过分度表查出其对应的实际温度为t=977℃. 5.4 热电偶测温线路 1.测量某一点的温度 2.测量两点之间的温度差 图5.7 测量两点间温差 图5.6 测量某点温度 3.热电偶并联线路 4.热电偶串联线路 图5.9 热电偶串联 图5.8 热电偶并联 5.5 热电阻 5.5.1 金属热电阻 大多数金属导体的电阻,都具有随温度变化的特性.Rt=R0[1+?(t-t0)] 1.铂热电阻 铂丝的电阻值与温度之间的关系:在0~630.755℃范围内为 Rt=R0(1+At+Bt2)在-190~0℃范围内为 Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3] 2.测量电路 采用三线制或四线制测量电路,可以克服长连接导线的电阻在环境温度变化时造成测量误差 . (a)截面图 (b)结构图 1―银引出线;

2―铂丝;

3―锯齿形云母骨架;

4―保护用云母片;

5―银绑带;

6―铂电阻横断面;

7―保护套管;

8―石英骨架图5.10 铂热电阻的构造 (1)三线制连接法测量电路 在测量过程中,当环境温度发生变化时,导线电阻发生变化.当然,Lg的电阻变化不影响电桥的平衡,L2和L3的电阻变化可以相互平衡而自动抵消. (2)四线制连接法测量电路 Rp不仅可调整电桥的平衡,而且其触点的接触电阻的变化是与指示电表串联,接在电桥的对角线内,其不稳定因素也不会影响电桥的平衡. 图5.12 三线制连接法测量电路 图5.13 四线制连接法测量电路 3.铜电阻 铜电阻与温度呈线性关系,可用下式表示:Rt=R0(1+at) 4.其他热电阻 (1)铟电阻.它是一种高精度低温热电阻.铟的熔点约为150℃,在4.2~15K温度域内其灵敏度比铂的高10倍,故可用于不能使用铂的低温范围.其缺点是材料很软,复制性很差.2)锰电阻.锰电阻的特点是在2~63K的低温范围内,电阻值随温度变化很大,灵敏度高;

在2~16K的温度范围内,电阻率随温度平方变化.磁场对锰电阻的影响不大,且有规律.锰电阻的缺点是脆性很大,难以控制成丝. 图5.14 铜热电阻体 5.5.2 半导体热敏电阻 1.负温度系数热敏电阻(NTC) 2.正温度系数热敏电阻(PTC)热敏电阻按结构形式可分为体型、薄膜型、厚膜型三种;

按工作方式可分为直热式、旁热式、延迟电路三种;

按工作温区可分为常温区(-60~200℃)、高温区(>

200℃)、低温区热敏电阻三种.热敏电阻可根据使用要求,封装加工成各种形状的探头,如珠状、片状及杆状、锥状、针状等,如图5.16所示. 1―突变型NTC;

2―负指数型NTC;

3―线性型PTC;

4―突变型PTC 图5.15 热敏电阻的特性曲线 1―热敏电阻;

2―玻璃外壳;

3―引出线图5.16 热敏电阻的结构外形与符号 5.5.3 集成温度传感器 集成温度传感器就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括敏感器件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的各个单元,它使传感器与集成电路融为一体. 1.AD590系列集成温度传感器 图5.17 AD590外形和电路符号 图5.18 AD590特性曲线 2.其他类型的国产集成温度传感器 (1)SL134M集成温度传感器 SL134M是一种电流型三端器件,它是利用晶体管的电流密度差来工作的.2)SL616ET集成温度传感器 SL616ET是一种电压输出型四端器件,由基准电压、温度传感器、运算放大器三部分电路组成,整个电路可在7V以上的电源电压范围内工作. 图5.19 U-I转换电路 图5.20 基准点可调整电路 3.典型应用 (1)温度控制电路:如图5.22所示为用AD590做可变温度控制电路的原理图,此图如同一个闭环电路. 图5.22 温度控制电路 (2)数字温控电路:图5.23所示为AD590与一个8位D/A的组合电路. 图5.23 数字温控电路 (3)采用集成温度传感器的数字式温度计.由集成温度传感器AD590及A/D转换器7106等组成的数字式温度计. 图5.24 集成温度传感器的数字式温度计 (4)温度上下限报警.如图5.25所示,此电路中要用运放构成迟滞电压比较器,晶体管VT1和VT2根据运放输入状态而导通或截止,RT、R