温度传感器-卞大千

温度传感温度传感器概

表的部分。二．分三．工作原输出信号。随着温度升高，金属管（）长度增加，而不膨胀钢杆（）并不增加，这样由于位置的改变，金属管的线性膨胀就可以进行传递。反过来，这种线性膨胀可以转换成一个输出信号。电阻共有两种变化类型：正温度系数（==阻，负温度系数（温度升高=阻值减少，温度降低=阻值增加1℃时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大5～40NTC热敏电阻温度传感概述：NTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O~ 温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可NTC热敏电阻器广泛用于测温、控4.R-T0°CR1、R2、R3、R4的阻值大小，使Uo输出不为零。荧光温度传感一．荧光测温机在荧光光纤测温系统中要求荧光材料具有比较长的荧光和比较强的荧tII0e式中I0是t=0时的荧光强度；τ为荧光，是荧光按指数方式衰减的时间I0I0/e的时间长度。如图为荧光衰减曲线。荧光衰减时间与温度有如下关系式

R

1eE/ ReE/ 其中，Rs，RT，K，△E为常数，T从上式可知，荧光是温度的单值函数。一般情况下，随着温度的升高，荧光会减小，不同的荧光对应不同的温度，所以可通过测量荧光测出温度。利用该方法的优点是：测量的温度只与荧光有关，而与其余参量无二．荧光测量方积分到某一设定值时利用积分技术让信号在两个固定时间t1和t2内积分采样两个光t可根据下式测量：AC1et1B

1et2最小二乘拟合exp[y(t)]I(t)exp(T1S1T0S2)exp(T0S1T1S0S2S S2S 2 2频域wv其中t为延时时间，VA为所测荧光信号幅度。

vAsin(t)tg时间相关单光RP表示光流强度(单位时间通过的光能量),则单色光的光功率PR的关系如下:P式中,hyhc/,h为常量散,可采用脉冲甄别技术和数字技术将微弱信号识别并提取出来,具有系统误差三．系统的总体方1-11-2的测温系统框图。1-11-2出荧光信号，荧光信号进入光电探测器，探测器输出电信号至卡并计算出相应荧光值。光（LED光源驱动电路的设激励光源需要一定频率的脉冲信号驱动这个频率与敏感材料的荧光寿 光纤的选（62.5/125μm1mm纤径的塑料光纤，明显增强了荧光信号，并可以用于测量光电探测PN结光电二极管，光敏二极管、雪崩光电二极管等。PNPIN结光电二极管作为荧光光纤温度传感系统的率高长体积小使用方便和噪声在800-1700nm波长范围采用InGaAs，300-1000nm波长范围采用硅管。系四．锁相法检测荧光理论基的PLD系统的调制信号可选择脉冲信号或者正弦波信号因为激励光源发更简单、更易实现，所以本选择探讨基于脉冲调制的锁相探测方法。αT得到参考信号，将参考信号与荧光信号混合，信号延迟比选择的理论分析与仿真计采用PLD系统测量荧光，是一种较直接、测量精度高的方法，已有很α是基于脉冲调制锁相放大技术的关键，完成了α的理论分析与仿真研 2Vet VA0 ,0tvfv

(t)

1et 2Ve(tT/2)/ ,1et

t（4-vfvf(tn),n（4-y

11,2

（4-4-2α取值不同时，yxFigure4-2αvaluesaredifferent,yandxx是由x=T/τ定义的，当α取值不同时，y与x的关系也不相同，如4-2ykVA0T随y变化而变化，直到y=0，周期T不再变化，系统进入锁存态。此 将ykVA0[14x(11ex/2)]0 程序仿真，得到α-x关系，4-

4-3y=0时，α与xFigure4-3y=0,αandx系统误差主要来自两方面：一是系统的噪声振幅△y△α1/SySx(x0/x(x0/x01dx0x0（4-S

xy（4-

dxxSy为PSD输出y对测量的荧光τ相对改变的灵敏度，Sx为xo相对14

x)(14)

2

Sy

1e（4-4(1e24(1e2x014[(10)(14)2]e2x2（4-11 分别用仿真α与Sy、α与Sx关系图，如图4-4、4-5所示4-4α与SyFigure4-4αandSy4-5αSxFigure4-5αandSx综合以上两图，PLD系统中最佳α的取值应在α=0.34和α=0.38之间。实际上，在α的上述区间