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技术文章

温度传感器的基础与应用

传感器的种类

传感器代表人的五感。

器 官

感 觉

动 作

替 换 元 件

视觉

观看物体
感知光线

红外线传感器、热释电传感器
发光二极管、CCD、相机

听觉

聆听声音
感知振动

压力传感器、麦克风
应变计(应变传感器)

嗅觉

嗅闻味道

气体传感器、湿度传感器

味觉

感知味道

味觉传感器

皮肤

触觉

感知温度
感知压力

温度传感器、压力传感器
湿度传感器、位移传感器


测量温度时

一般性的温度测量、控制用途使用容易转换成电信号的电气式测温电阻体、热电偶、热敏电阻器。
RTD: Resistance Temperature Detector
NTC: Negative Temperature Detector
PTC: Positive Temperature Detector


温度-电阻值的关系

利用温度-电阻值的相关关系,转换为温度。


R-T近似式


理想的测温电阻体:

R=R(C+C)

测温电阻体:

R ≈ R(1+Ct+C

NTC

R ≈ R0exp{B(1/t-1/t)}


测温电阻体、线性电阻器、热敏电阻器的概要

测温电阻体

利用测温电阻体的电阻值相对于温度基本呈直线增加的特点。
使用白金、镍、铜等金属。
尤其是白金,其稳定性、直线性优异,可用于高精度、大温度范围的测量。


线性电阻

利用电阻值相对于温度基本呈直线增加的特点。
使用镍和钯的合金
可选择各种电阻值、TCR
→适用于温度补偿。


热敏电阻器

利用半导体的电阻温度特性。
小型、灵敏度高。
问题在于电阻温度变化特性的直线性较差。


使用温度范围-精度

白金测温电阻体1个元件覆盖的温度范围大
热敏电阻器:分辨率高,但一个元件能够覆盖的范围小




兼容性

测温电阻体:例)白金测温电阻体[Pt100]
Pt・・・白金   100・・・表示0℃时的电阻值100Ω。
*电阻值(在0℃下测量)各不相同,有10Ω、1kΩ等,有时会分别记载为[Pt10][Pt1000]

JIS标准规定了每1℃的电阻值,可判断白金温度传感器是否具有兼容性。(JIS C 1604-1997等)

测量设备如果具备记载为Pt100的端子,只需连接即可进行温度检测。

 

线性电阻:如果基准电阻值与TCR相同,则具备兼容性。

 

热敏电阻器B常数、基准电阻的组合因公司而异,需要予以注意。

· 元件兼容

· 合成电阻式

· ROM兼容式


测温电阻体-线性电阻器

测温电阻体
例)Pt100:根据与温度对应的电阻值进行了标准化。

相对于温度的允许偏差
等级A:±(0.15+0.002tl)℃
等级B:±(0.3+0.005ltl)℃

线性电阻器
可选择TCR和基准温度时的电阻值。


温度误差(测温电阻体与线性电阻器)

白金测温电阻体(等级A) vs 线性电阻器(±1%TCR±5%

   



各温度传感器的优缺点

各种传感器各有所长,也各有所短。测量温度时,明确精度、分辨率、稳定性、兼容性、使用环境等十分重要。


测温电阻体

线性热敏电阻器

NTC热敏电阻器

Pt

其他金属

测量精度

×

稳定性

分辨率

测量温度范围

测温补偿电路

无需

无需

需要

兼容性

电阻值、TCR、选择性

×

*这是201110月发布的“温度传感器基础与应用(RTD)”rdquo;第一章温度传感器”的摘录。


上传时间 : 2020-12-10