项目七温度传感器(理论)

1、 信号检测与传感器技术项目七：温度传感器目录u温度传感器概述u一、热电偶u二、热敏电阻u三、电阻式u四、集成IC温度传感器概述u温度是反映物体冷热状态的物理参数。u温度传感器：能感受温度并转换成可用输出信号的传感器u应用：物理现象体积热膨胀电阻变化温差电现象导磁率变化电容变化压电效应超声波传播速度变化物质颜色PN结电动势晶体管特性变化可控硅动作特性变化热、光辐射种类铂测温电阻、热敏电阻热电偶BaSrTiO3陶瓷石英晶体振动器超声波温度计示温涂料液晶半导体二极管晶体管半导体集成电路温度传感器可控硅辐射温度传感器光学高温计1气体温度计2玻璃制水银温度计3.玻璃制有机液体温度计4双金属温度计5.液体

2、压力温度计6.气体压力温度计1热铁氧体2Fe-Ni-Cu合金温度传感器概述u分类：u1.热电偶u2.热敏电阻u3.电阻温度检测器u4.集成IC温度传感器一、 热电偶u1. 原理：温差电现象当当TT0时，时，EAB(T，T0)0当当TT0时，时，EAB(T，T0)T0时，时，EAB(T，T0)=0 正（热）端正（热）端:A负（冷）端负（冷）端:B一、 热电偶u结构：一、 热电偶u2. 特点u测量精度高：直接测量；u测量范围广：常用的温度传感器热电偶从-50+1600均可边续测量，某些特殊温度传感器热电偶最低可测到-269(如金铁镍铬)，最高可达+2800(如钨-铼)。u构造简单、使用方便：温度传

3、感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便一、 热电偶u3. 分类 u根据组成热电偶的金属丝材质不同，将热电偶分为不同类型，不同类型对应不同的分度表；u热电偶分度表主要分S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。u其中S 代表铂铑10，温度可以达1300+，是所有热电偶中精度最高的。u例：K型热电偶分度表及使用u分度表是冷端为分度表是冷端为0度时测得的！度时测得的！一、 热电偶u4. 冷端补偿 ：u如果冷端温度不是0C，那么，为了确定实际热端温度必须已知冷端温度。考虑到非零冷端温

4、度的电压，必需对热电偶输出电压进行补偿，既所谓的冷端补偿。u冰点漕法冰点漕法：将冷端放入冰水混合物中；一、 热电偶u计算修正法：计算修正法：u用普通室温计算出冷端实际温度TH，利用公式计算: EAB(T,T0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,T0)u例:用铜-康铜热电偶测某一温度T，冷端在室温环境TH中，测得热电动势EAB(T,TH)=1.999mV，又用室温计测出TH=21,查此种热电偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV，故得uEAB(T,0)=EAB(T,21)+EAB(21,T0)u=1.999+0.832 =2.831(mV)u再次查分度表，与2.831mV对应的热端

5、温度T=68。u注意:既不能只按1.999mV查表，认为T=49，也不能把49加上21，认为T=70。一、 热电偶u零点迁移法零点迁移法u应用领域:如果冷端不是0，但十分稳定(如恒温车间或有空调的场所)。u实质：在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温度稳定不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表上调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。一、 热电偶u软件处理法：软件处理法：u对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为0的情况，只需在采样后加一个与冷端温度对应的常数即可。u对于T0经常波动的情况，可利用热敏电阻或其它传感器把T0信号输入计算机，按照运

6、算公式设计一些程序，便能自动修正。u集成芯片：如集成芯片：如max6675，自带温度补偿功能；，自带温度补偿功能；二、热敏电阻u1.原理：电阻随温度变化二、热敏电阻u2.优点：u 简单方便、体积小；u3.缺点：u 阻值与温度的非线性；u 易老化，测量范围窄；三、电阻式温度传感器u1.原理：温度随电阻变化u如：pt100是铂热电阻，当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。测量范围 -200 至 650 ；uRt=Rt01+(t-t0)u式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0）时对应电阻值；=0.00392,为温度系数u2、优点：

7、耐酸碱、不会变质、相当线性；四、集成ICIC温度传感器u1.原理：u 利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性；u2.优点：u 输出线性好、测量精度高, 传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分集成在一起,因而封装后的组件体积非常小,使用方便,价格便宜,故在测温技术中越来越得到广泛应用。 u3.分类：u 电压输出型：AN6701S；u 电流输出型：AD590 ;u 数字输出型：DS1820;四、集成ICIC温度传感器u4. DS1820简介u 单线接口：仅需一根口线与MCU连接；u 无需外围元件；u 由总线提供电源；u 测温范围为-55125，精度为0.5；u 九位温度读数；u A/D变

8、换时间为200ms；u 用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够识别具体报警传感器。 四、集成ICIC温度传感器u5.5.DS1820DS1820引脚及功能引脚及功能u GND：地； VDD：电源电压u I/O：数据输入输出脚(单线接口，可作寄生供电)DS1820123GNDI/O VDD(a)PR35封装DS1820的管脚排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封装NCNCNCNCVDDNC一根线如何通信？一根线如何通信？-SPI总线！总线！四、集成ICIC温度传感器u6. 一般情况下的温度值应为9位（符号点1位），但因符号位扩展成高8位，故以16位补码形式读出，表给出了DS1820温度和数字量的对应关系。温度/输出的二进制码对应的十六进制码+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820温度与数字量对应关系表四、集成ICIC温度传感器u仿真实例比较热电偶热电偶pt100热敏电阻热敏电阻DS1820优点可测量到小范围内的温度，热响应快，耐振动和耐冲击，可以测