《传感器原理与应用》PPT课件

《《传感器原理与应用》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、传感器原理与应用第一章温度传感器一种将温度变化转换为电学量的装置，用于检测温度和热量，也叫热电式传感器。温度传感种类温度-电阻：热电阻、热敏电阻等温度-电势：热电偶、PN结式传感器热辐射：热释电探测器、红外探测器其他：光纤温度传感，液晶温度传感等等电阻型温度传感器利用感温材料，把测量温度变化转为测量电阻变化。金属热电阻式（热电阻）半导体热电阻式（热敏电阻）金属热电阻1.电阻温度系数a要高。纯金属>合金2.测温范围内，化学物理性能稳定3.良好的线性输出特性4.比较高的电阻率5.可加工性。如铂，铜，铁，镍几种正温度系数金属热电阻温度特性热敏电阻热敏电阻是用某种金属氧化物为基体原

2、料，加入一些添加剂，采用陶瓷工艺制成的具有半导体特性的电阻器。电阻温度系数比金属大很多。正温度系数PTC负温度系数NTC临界温度系数CTR三类热敏电阻温度特性曲线PTC热敏电阻电阻温度特性曲线突变型RT=R0exp(AT)缓变型RT=A+BTPTC热敏电阻静态伏安特性曲线NTC热敏电阻lnRT～1/T关系曲线NTC热敏电阻静态伏安特性曲线CTR热敏电阻负温临界热敏电阻在某一温度附近电阻值发生突变，在狭小的温度范围，阻值随温度增加降低3-4个数量级。半导体热电阻半导体材料的电阻率对温度变化非常敏感，利用其电阻率随温度变化的特性可以实现温度传感。半导体材料电阻率决定于载流子浓度

3、和迁移率。迁移率与温度关系：半导体载流子迁移率与载流子在电场作用下的散射机理有关。主要散射机构为：声波散射迁移率（晶格振动）电离杂质迁移率电阻率与温度关系：本征半导体：本征载流子浓度决定杂质半导体：载流子浓度和迁移率决定硅热电阻硅热电阻电阻-温度特性正向偏置偏置电流1mA室温25度1000Ω硅热电阻电阻-电流关系偏置电流应小于1mA热敏电阻专业术语零功率电阻在某一温度下测量热敏电阻值时,加在热敏电阻上的功耗极低,低到因其功耗引起的热敏电阻的阻值变化可以忽略不计.额定零功率电阻R25额定零功率电阻指环境温度25℃条件下测得的零功率电阻值热敏电阻专业术语温度系数α热敏电阻的温度

4、系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化.温度系数越大，反应越灵敏最大电流Imax最大电流是指热敏电阻最高的电流承受能力.超过最大电流时热敏电阻将会失效。热敏电阻专业术语居里温度Tc对于热敏电阻的应用来说,电阻值开始陡峭地增高时的温度是重要的,我们将其定义为居里温度.动作电流Ik流过热敏电阻的电流,足以使热敏电阻自热温升超过居里温度,这样的电流称为动作电流.热敏电阻专业术语最大工作电压Vmax最大工作电压是指在规定的环境温度下,允许持续地保持在热敏电阻上最高的电压.对同一类型而言,环境温度越高,最大工作电压值越低额定电压VN额定电压是在最大工作电压Vmax以下的供电电压.通常

5、Vmax=VN+15%热敏电阻的应用医疗应用一般需在数字式温度计、培养(恒温)箱、皮肤传感器、导尿管、透析设备和呼吸器里使用来监测温度、血流或气流。家电应用一般使用以各种包装的玻璃封装薄片来监测和控制烘箱、微波炉、淋浴器、空调器、冰箱、制冷机的温度和监控可充电镍铬电池上的温度热敏电阻的应用电信应用一般进行温度补偿、温度监测与控制。典型应用包括开关设备，以及无绳电话、收音机、可充电电池的充电控制。汽车应用被用作进气传感器、电池、发动机和传动温度传感器、空调和内/外环境温度传感器电阻式温度传感器应用流量检测电阻式温度传感器应用过热保护电阻式温度传感器应用自动延时电阻式温度传感器

6、应用恒温箱控制热电偶利用两种不同金属连接在一起，当结点处温度变化时，另两端产生电势变化的原理制成的传感器为热电偶热电效应1823年赛贝克发现，把两种不同的金属组合闭合回路，且使其两触点处温度不同，回路中就会产生电流，这个物理现象称为赛贝克效应，也称热电效应。帕尔帖效应汤姆逊效应帕尔帖效应同温度的两种不同金属相互接触，由于金属内自由电子密度不同，在接触面附近产生一个稳定电势叫帕尔帖电势。汤姆逊效应一均匀介质棒两端温度不同，导体的高、低温端有温度梯度，高温端自由电子有较高动能向低温端扩散，形成内建电场，内建电场的产生又使电子由低温端向高温端漂移，当扩散和漂移达到动态平衡时，两端

7、的电势差叫汤姆逊电势。参考端T0=0时，温度与热电势关系EA：镍鉻-镍铜EU：镍鉻-镍硅LB：铂铑-铂热电偶的基本定律均质导体定律：两种均质金属组成的热电偶的电势大小与热电极的直径、长度及长度方向上的温度分布无关，与材料和温度有关。如果材料不均匀，将会产生无法估量的附加电势差。标准电极定律两种金属组成热电偶电势可以用它们分别与第三种金属组成热电偶电势差来表示。工程上常以铂、铜为标准电势。中间导体定律在热电偶参考端接入第三种均匀导体只要保证其两端温度大小，则不影响原来的回路热电势值。中间温度定律热电偶接点温度TT0