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常用温度传感器的使用分析
时间:2015-05-21 10:23:31    来源:常用温度传感器的使用分析  作者:嘉兴出入境检验检疫局 徐明 东华大学 陈若阳

  温度是染整工艺过程中的关键指标。它的检测控制不仅能够提高产品质量,代替人力资源,还有利于能源的节约。实现温度在线检测,选择适合的温度传感器十分重要。目前,市场上常用的温度传感器包括热电偶、电阻式温度探测器(RTD)、热敏电阻以及最新的集成硅传感技术。

  热电偶是由两根一端焊接在一起的不同金属导线构成的,参考点(也称为冷端补偿点)处的温度用于补偿由铁-铜结点和康铜-铜结点产生的误差。热电偶两种金属的连接点被放置到需要进行温度测量的目标板上。这种配置方式会在两根导线的非焊接端之间产生与所有结点的温度存在函数关系的电压。

  热电偶通常成本低、耐用性好,并且具有比其他温度传感器更小的体积,但是弯曲、延伸或挤压使材料承受的任何应力都会使温度梯度特性改变。从不利因素方面看,此类温度传感器具有非常低的输出信号,这就给后续的信号调理电路提出更多的要求。由于具有宽温度范围、坚固耐用和价格低廉等优点,热电偶常常是被选择的对象。但其在系统中很难实现较高的精度和较好的线性度,因此在要求高精度的场合中,其他温度传感器可能是更好的选择。

  RTD(电阻式温度探测器)是一种由铂、镍或铜等金属材料构成的阻性元件。根据选定的金属,就可以预测出其阻值随温度的变化量。铂的电阻率比其他任何金属都高,所以使用这种材料制成的元件的物理尺寸更小。这一点使其在关心空间的应用中占有优势,此外它还具有较好的温度响应。而且铂材料受环境污染的影响较小,铜却很容易被腐蚀,造成长期的稳定性问题。在所有由不同材料构建的类型中,铂RTD最适合绝对精度和可重复性至关重要的精密应用。

  如需提高监控精度,则可选择热敏电阻作为温度传感器。热敏电阻分为NTC和PTC两种。NTC(负温度系数)热敏电阻由陶瓷与过渡金属(锰、钴、铜和镍)氧化物组合而成,采用电流激励,具有负温度系数,并且重复性和线性度都很好。这些与温度有关的半导体电阻可在-80~450摄氏度的范围内工作,在采用合适封装的情况下,其电阻会随温度变化持续改变。热敏电阻的阻值随温度的变化程度要大于RTD,因此在系统中具有较好的灵敏度。

  集成电路温度传感器为解决温度测量问题提供了另一种选择。集成电路硅温度传感器具有便于用户识别的输出格式,便于安装到PCB装配环境中的优点。作为一种集成电路,硅温度传感器可以将其他集成电路方便地在同一块硅片上实现,这一优点可允许将传感器信号调理电路中最具挑战性的部分放在IC芯片内部。因此,来自传感器的输出信号,比如大电压信号、电流或数字信号,能够很容易的与电路中的其他元件进行接口。

 

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