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?带您深度探讨关于温度传感器的类型、功能和应用

来源:发表时间:2019-07-01


      澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂为大众带来了集成多传感器技术的优势,虽然传感器及其相关算法的应用已经成倍增长并且永远改变了世界,但主要传感器类型的基本原理以及它们的工作原理却没有。如果您忘记了这些基础常识,对传感器应用程序不熟悉,或者只是需要一个方便的列表供参考,本文深度探讨关于温度传感器的类型、功能和应用。
      对任何事物进行分类都是一项挑战,传感器也不例外。大家尽力以一种有意义的方式对以下部分进行分组,但当然,大家正在使用更多矩阵的东西。例如,大家将讨论电容式传感器在触摸屏中的使用方式。然后,大家讨论了感应传感器,因为它们用于检测接近度。但有些接近传感器是电容性的。因此,大家选择强调电感式接近传感器,因为它们被更广泛地使用。
      在讨论光学传感器时,大家还选择关注光敏电阻和光电二极管。大家本可以编写一个关于相机中使用的CCD和CMOS光学传感器的整个部分。他们值得一提,但大家觉得光敏电阻和光电二极管更合适。通过各种方式在下面的评论区域添加您的两分钱,大家可以根据需要更新列表。它是'flux'中的列表。
温度传感器
      温度是所有物理测量中最常见的。大家的家庭供暖系统,冰箱,空调和烤箱中都有温度测量和控制单元,称为恒温器。温度传感器用于电路板,作为热测试的一部分,用于工业控制,以及室内控制,如校准实验室和数据中心。虽然有许多类型的温度传感器,但大多数都是无源器件:热电偶,RTD(电阻温度探测器)和热敏电阻。
热电偶(T / C)是最常见的传感器类型,因为它们不需要激励信号。它们由两根在测量点连接的不同金属制成的导线组成。基于塞贝克效应,T / C的前提是每种金属在其长度上产生基于金属类型和导线末端之间温度差异的电压差。通过使用两种金属,可以得到两个不同的电压V 1和V 2。差异(V T.)代表温度。请注意,热电偶结上没有电压,如下图1a中的T所示。这是一个常见的错误。您经常会听到热电偶在接头处产生电压,这是不正确的。电压在每根导线的长度上产生。
温度传感器


      热电偶用字母表示。例如,Type-J T / C具有铁和康铜(铜 - 镍合金)线。大多数热电偶线都是彩色编码的。热电偶要求电线的远端处于相同的温度,并且必须知道温度(图1b)。因此,使用热电偶的仪器将具有带有嵌入式传感器的等温块,以测量该点的温度。这称为冷端补偿。当导线的一端处于相同且已知的温度时,电路可以测量V T并计算未知温度。
      热电偶曲线是非线性的,因此需要线性化。这可以在App的硬件中完成,主要是在App中使用今天的数字仪器通过等式或参考表。
      热电偶很常见,因为它们的温度范围很宽(J型可以达到760°C),成本低,坚固耐用,而且信号调理电路简单。由于电压以微伏/°C为单位,导线可以通过适当的屏蔽长距离运行。它们通常用于工业应用,如烤箱和熔炉。
      电阻温度检测器(RTD)具有较小的范围,通常为几百摄氏度,但它们具有比热电偶更好的精度和分辨率。RTD使用通常由铂制成的精密导线作为感应元件。该元件需要已知的激励电流,通常为1mA。RTD有两线,三线和四线配置。通常在校准实验室中用作参考探头的四线配置具有最佳精度,因为两根导线承载电流,两根用于测量元件上的电阻。
      RTD指定为基极电阻,对于铂丝,0°C时通常为100.0Ω,电阻斜率。例如,所谓的385 Pt100 RTD在0°C至100°C的斜率为0.00385Ω/Ω/°C。在100°C时,电阻为138.5Ω。对于0°C和100°C之间的应用,RTD可以被认为是线性的。RTD通常用于受监管的行业,例如食品加工,其温度范围不像热电偶那样宽,但需要更高的精度。
由于RTD产生的电阻是温度的函数,因此仪器通常在桥接电路中使用它们以最大化分辨率。从那里,桥输出被数字化并在App中线性化。
      热敏电阻也是基于电阻的温度传感器,但它们的电阻/温度曲线具有负斜率并且是高度非线性的。但是,对于给定的温度变化,它们产生的电阻变化比RTD更高。虽然在相对较窄的温度范围内,但它们通常用于需要最高分辨率的地方。因此,热敏电阻通常用于医疗设备,家用恒温器和机器。工程师经常使用热敏电阻来测量电路中的温度,例如电源。
      热敏电阻产生的电阻明显高于RTD,通常为2000Ω至10,000Ω。因此,它们可以在显着更小的激励电流下操作,这减少了导线的损耗。结果,热敏电阻通常用于双线电路。
一些温度应用:
      烙铁驱动桥控制温度
      简单的二极管作为热探头的传感器
      基于Platinum-RTD的电路提供高性能,几乎没有元件
 

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