集成温度传感器1
传感器与测试技术教案 第一章 绪论
第一章绪论1课程简介【引题，作为整门课程的开始，开篇引题要能抓住学生兴趣】设计1：带几个机器人去教室，演示机器人功能，以其中一个机器人（排雷机器人）为例，提问：以这个排雷机器人为例，分析一下它具体实现了哪些功能？首先，当地面有雷的时候，它能够“看”到。
然后，它能将“看”到的信息，通过它的“神经”，也就是这些数据线，传达给它的“大脑”。
它的大脑就做出反应：此处有雷。
引出：这其实也就是我们这门课程中，主要研究的问题：怎样让一个系统去感知它周围的世界，然后，把它所感知到的信息，传递给它的大脑，来完成相应的系统任务。
（接课程内容）提到武器测试技术这个名词，我们可能都不陌生，我们在很多新闻、书籍、电影乃至动画片当中，都见到过关于武器测试技术的片段（图1.1 武器测试技术应用）。
如果我们把研究的对象放宽，那测试技术可以说遍布我们身边的方方面面（图1.2 测试技术的应用）。
仔细看一看这些系统我们能够发现，它们的基本任务大体一致：将研究目标的相关信息检测出来，再传输给系统，来完成相应的系统任务。
1.1课程内容也就是说，我们这门课当中的主要内容：1、是系统感知世界的感官，也就是传感器。
2、是我们怎样利用这些感官，以及这些感官所感知到的信息（测试技术）。
3、最后，我们一起来简单的了解一下这门学科当前的应用以及未来的发展趋势。
图1.3 课程内容及学时安排我们这门课的主要内容，就一起来学习一下，作为一个电气系统，它们用什么来感知外界的信息（传感器），又如何对感知到的信息加以处理，并应用到系统中去的（测试技术），最后，我们一起来简单的了解一下这门学科当前的应用以及未来的发展趋势。
1.1.1章节内容1.1.2学时安排1.2课程特点1.2.1涉及范围广传感器部分物理电路模拟电路测试技术部分信号与系统电路模拟电路自动控制原理单片机原理1.2.2知识点零散1.2.3贴近工程应用1.3学习要求1.3.1课上：认真听讲、记好笔记1.3.2课后：按时、独立完成作业1.3.3实验：充分预习，勇于实践1.4参考书目1.4.1《传感器与检测技术》魏学业主编人民邮电出版社1.4.2《传感器与自动检测技术》张玉莲主编机械工业出版社1.4.3《现代传感器技术》徐群和主编科学出版社1.4.4《传感器与的检测技术》李增国主编北京航空航天大学出版社1.4.5《MATLAB基础与应用教程》蔡旭晖等著人民邮电出版社1.4.6《LabVIEW程序设计基础》德湘轶主编清华大学出版社2产生背景【引题】这门学科是如何产生的呢？我们已经知道，这是一门主要研究传感器原理和使用方法的学科，那么，这门学科是怎样产生的呢？2.1生物能够感知外界信息人们从很早就知道，生物，可以通过视觉、听觉、味觉等形形色色的感官感知我们周围的世界（图1-4~图1-6）。
温度传感器国家标准
温度传感器国家标准
温度传感器是一种用来感知和测量环境温度的装置，广泛应用于工业控制、医疗设备、家用电器等领域。
为了保证温度传感器的准确性和可靠性，国家对其进行了标准化管理，以确保产品质量和安全性。
首先，温度传感器国家标准对传感器的测量范围和精度进行了规定。
不同的应用场景对温度测量的精度要求不同，国家标准根据具体需求对测量范围和精度进行了详细的规定，以满足不同行业的需求。
其次，国家标准对温度传感器的安全性能进行了严格要求。
温度传感器在工业生产和医疗设备中应用广泛，因此其安全性能至关重要。
国家标准规定了温度传感器在不同环境条件下的安全性能指标，包括耐高温、耐低温、抗干扰能力等方面的要求，以确保传感器在各种极端环境下的稳定性和可靠性。
此外，国家标准还对温度传感器的外观和包装进行了规定。
良好的外观设计和合理的包装可以提升产品的整体形象，国家标准对传感器的外观要求进行了详细规定，包括外形尺寸、外壳材料、标识和包装等方面的要求，以确保产品在运输和使用过程中不受损坏，保证产品质量和安全性。
最后，国家标准还对温度传感器的性能测试和认证进行了规定。
温度传感器的性能测试是保证产品质量的重要环节，国家标准对传感器的性能测试方法和测试要求进行了详细规定，以确保产品符合国家标准的要求。
同时，国家标准还对温度传感器的认证程序进行了规定，包括认证机构的资质要求、认证流程和认证标志的使用等方面的规定，以保证认证结果的可信度和权威性。
总之，温度传感器国家标准的出台和实施，对于提升产品质量、保障消费者权益、促进产业发展具有重要意义。
只有严格遵守国家标准，才能生产出安全可靠的温度传感器产品，为社会和经济发展做出更大的贡献。
怎样设计一个温度传感器电路
怎样设计一个温度传感器电路设计一个温度传感器电路需要考虑到以下几个方面：传感器选择、电路设计和校准方法。
本文将详细介绍怎样设计一个温度传感器电路。
1. 传感器选择温度传感器有很多种类型，包括热敏电阻、热电偶、热电阻、半导体温度传感器等。
在选择传感器时，需考虑精度、响应时间、适用温度范围及成本等因素。
2. 根据传感器特性进行电路设计在设计电路时，首先需要将传感器接入一个适当的电桥电路。
电桥电路常用于测量和放大传感器输出的微小信号。
电桥电路由四个电阻组成，其中传感器作为其中一个电阻的变化将引起电桥输出电压的变化，从而间接反映出温度的变化。
3. 增益放大器设计为了放大电桥电路的输出信号，需设计一个增益放大器电路。
增益放大器电路可以将微小的变化信号放大到一定幅度，以便后续的信号处理和测量。
常用的增益放大器电路包括差动放大器、运算放大器等。
4. 滤波电路设计为了消除传感器输出中的噪声干扰，可以添加一个滤波电路。
滤波电路可滤除高频或低频的噪声信号，提高系统的抗干扰能力和测量精度。
5. 温度校准方法为了提高传感器电路的准确性，需要进行温度校准。
常用的校准方法包括通过对比法、模拟校准法和数字校准法。
校准方法的选择应根据具体的应用场景和需求。
总结：设计一个温度传感器电路需要选择合适的传感器类型，并根据传感器特性进行电路设计，包括电桥电路、增益放大器和滤波电路的设计。
此外，为提高测量准确性，还需进行温度校准。
一个完整的温度传感器电路设计需要综合考虑传感器性能、电路设计和校准方法等因素，并进行相应的优化和调整，以实现准确、稳定和可靠的温度测量。
实验一 AD590数字温度计的设计与定标1
第五章 设计性实验
实验一 AD590数字温度计的设计与定标
【实验目的】
1、了解常用的集成温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法。
2、掌握数字温度计的设计和调试技巧。
【实验仪器】
热学综合实验平台、加热井、AD590传感器、AD590数字温度计设计实验模板。
【实验原理】
1．电流型集成温度传感器
AD590是一种电流型集成电路温度传感器。
其输出电流大小与温度成正比。
它的线性度极好，AD590温度传感器的温度适用范围为-55～150℃，灵敏度为1μA/K 。
它具有高准确
图1-1
度、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。
AD590是一个二端器件，电路符号如图1-1所示。
AD590等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗>10MΩ，能大大减小因电源电压变动而产生的测温误差。
AD590的工作电压为+4～+30V ，测温范围是-55～150℃。
对应于热力学温度T ，每变化1K ，输出电流变化1μA 。
其输出电流I 0(μA)与热力学温度T （K ）严格成正比。
其电流灵敏度表达式为： ln8eR 3k T I （1-1） 式（1-1）中k 、e 分别为波尔兹曼常数和电子电量，R 是内部集成化电阻。
将k/e=0.0862mV/K,R=538Ω代入（1）中得到：
I =1.000uA/K T （1-2）。
实验十一 LM35温度传感器特性实验
实验十一 LM35温度传感器特性实验【实验目的】1、了解LM35温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法；2、测量LM35温度传感器输出电压与温度的特性曲线；【实验仪器】电磁学综合实验平台、LM35温度传感器、加热井、温度传感器特性实验模板【实验原理】1．电压型集成温度传感器（LM35）LM35温度传感器，标准T0-92工业封装，其准确度一般为±0.5℃。
（有几种级别）由于其输出为电压，且线性极好，故只要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个精密数字测温系统。
内部的激光校准保证了极高的准确度及一致性，且无须校准。
输出电压的温度系数K V=10.0mV/℃，利用下式可计算出被测温度t（℃）:U O=K V*t=(10mV/℃)*t即：t(℃)= U O/10mV （11-1）LM35温度传感器的电路符号见图11-1，V o为输出端实验测量时只要直接测量其输出端电压U o，即可知待测量的温度。
图11-1图11-2LM35传感器特性实验连接图【实验步骤】1、按图11-2，将实验平台加热输出与加热井（加热接口）连接，实验台风扇接口与加热井（风扇接口）连接。
2、调节PID控温表，设置SV：在表面板上按一下(SET)按键，SV表头的温度显示个位将会闪烁；按面板上的“▲”或“▼”键调整设置个位的温度；在按面板上按一下(SET)按键即可，SV表头的温度显示个位将会闪烁，再按“＜”键使表头的温度显示十位闪烁，按面板上的“▲”或“▼”键调整设置十位的温度；用同样方法还可设置百位的温度。
调好SV所需设定的温度后，再按一下（SET）按键即可完成设置。
将加热开关选择（快）档加热，待30秒后，仪器开始加热，控温表即可自动控制温度。
调节不同温度，设定参照步骤2进行调节。
3、根据不同的实验连接不同的连接线，可参照上图。
【实验数据】1、LM35传感器（工作电压5V）（直流电压表2V档测量）表11-1t(℃) 30 40 50 60 70 80 90 100U2、描绘.LM35传感器曲线，求出.LM35随温度变化的灵敏度S(mV/℃),【注意事项】1、加热器温度不能加热到120℃以上，否则将可能损坏加热器。
检测实验一实验报告
实验一传感器实验班号：机械91班学号：姓名：戴振亚同组同学：裴文斐、林奕峰、冯荣宇1、电阻应变片传感器一、实验目的(1) 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
(2) 了解半桥的工作原理，比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点(3) 了解全桥测量电路的原理及优点。
(4) 了解应变直流全桥的应用及电路的标定二、实验数据三、实验结果与分析1、性能曲线A、单臂电桥性能实验由实验数据记录可以计算出的系统的灵敏度S=ΔU/ΔW=0.21(mV/g)，所以运用直线拟合可以得到特性曲线如下图所示。
B、半桥性能实验由实验记录的数据我们可以得到半桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=0.41(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。
C、全桥性能实验由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=0.78(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。
检测实验报告戴振亚D、电子称实验由实验记录的数据我们可以得到全桥系统的灵敏度为S=ΔU/ΔW=-1(mV/g)，所以我们可以运用直线拟合实验数据得到性能曲线如下图所示。
2、分析a、从理论上分析产生非线性误差的原因由实验原理我们可以知道，运用应变片来测量，主要是通过外界条件的变化来引起应变片上的应变，从而可以引起电阻的变化，而电阻的变化则可以通过电压来测得。
而实际中，电阻的变化与应变片的应变的变化不是成正比的，而是存在着“压阻效应”，从而在实验的测量中必然会引起非线性误差。
b、分析为什么半桥的输出灵敏度比单臂时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。
首先我们由原理分析可以知道，单臂电桥的灵敏度为e0=(ΔR/4R0)*e x，而半桥的灵敏度为e0=(ΔR/2R0)*e x，所以可以知道半桥的灵敏度是单臂时的两倍，而由实验数据中我们也可以看出，而由于半桥选用的是同侧的电阻，为相邻两桥臂，所以可以知道e0=(ΔR1/R0-ΔR2/R0)*e x/4，而ΔR1、ΔR2的符号是相反的，同时由于是同时作用，减号也可以将温度等其他因素引起的电阻变化的误差减去而使得非线性误差得到改善。
柯尼卡美能达复印机维修代码大全
柯尼卡美能达复印机维修代码⼤全柯尼卡美能达复印机维修代码故障代码:F10-1PRDB（打印机驱动板）与CB（总控制板）间的串⾏通信故障【PRDB（打印机驱动板）与CB（总控制板）】F10-2 连续两次没有响应PRDB（打印机驱动板）的A/D转换请求【PRDB（打印机驱动板）】F10-9 PRDB（打印机驱动板）通讯错误，SRGA（串⾏门阵列）错误【PRDB（打印机驱动板）与CB（总控制板）】F18-1 主电机上纸盘PS7接通后26秒内未能接通【PRDB（打印机驱动板）M7（纸盘电机（上））PS7（纸盘上限检测（上））】F18-2 主电机下纸盘PS10接通后26秒内未能接通【PRDB（打印机驱动板）M8（纸盘电机（下））PS10（纸盘上限检测（下））】F18-3 DB上纸盘PS102在M101接通后26内未能接通【PFU DB（PFU驱动板或LCT DB（LCT驱动板）M101，PS102（上限检测（上）】F18-4 DB下纸盘PS107在M102接通后26内未能接通【PFU DB（PFU驱动板）M102，PS107（上限检测（下））】F22-1 内部过热：⿎外温度超过47度【TCSB（墨粉控制传感器板FM4机器冷却风扇】F23-1 PCL连接器被拨下【PCL连接器，PRDB（打印机驱动板）】F26-1 L检测数据错误，如果在由TLD（墨粉检测）完成检测之前的L检测电源超过26V，则⾃动补粉特性应能恢复墨粉浓度，若此特性不能恢复浓度，则错误发⽣。
【TDS（墨粉传感器）TLD（墨粉检测传感器）PRDB（打印机驱动板）补粉组件】F26-2 TDS（墨粉传感器）输出异常最⼤的TDS输出电压为超过1.0V【TDS（墨粉传感器）PRDB（打印机驱动板）显影剂】F26-3 TDS（墨粉传感器）输出异常/最⼤的TDS输出电压为未达到0.5V【TDS（墨粉传感器）/PRDB（打印机驱动板）/主电机/显影剂螺旋/显影器的连接器】F28-1 充电错误，在100毫秒间隔内检测到3次EM检测信号【充电电晕器/HV（⾼压组件）/ PRDB（打印机驱动板】F28-2 在20毫秒间隔内检测到3次异常转印漏电或5次检测到此信号【转印电晕器/HV（⾼压组件）/ PRDB（打印机驱动板】F28-3 在20毫秒间隔内检测到3次异常分离漏电或5次检测到此信号【分离电晕器/HV（⾼压组件）/ PRDB（打印机驱动板】F28-4 载体吸附⼒出错，初始充电期间检测密度块检测传感器的输出。
温度传感器的特性试验试验目的1熟悉常用的集成温度传感器
温度传感器的特性实验一、实验目的：1、熟悉常用的集成温度传感器实验原理、性能与应用。
2、熟悉热电阻的特性与应用。
二、实验原理：1、集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间温度测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极――发射极电压与温度成线性关系。
为克服温敏晶体管U电压生产时的b 离散性、均采用了特殊的差分电路。
集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。
因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。
具有很好的线性特性。
本实验采用的是国产的AD590。
它只需要一种电源（＋4V－＋30V）。
即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验见图14－1）即可实现电流到电压的转换。
它使用方便且电流型比电中为R2压型的测量精度更高。
2、利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用铂电阻和铜电阻、铂电阻在0－630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)Ro系温度为0℃时的电阻。
本实验Ro＝100℃。
A＝3.9684×10－2／℃，B＝－5.847×10－7／℃2，铂电阻现是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
三、实验设备与仪器：温度控制单元、加热源、K型热电偶、Pt100热电阻、集成温度传感器、温度传感器实验模板、数显单元、万用表。
四、实验步骤：（一）、集成温度传感器1.温度控制仪本实验台位式温度控制简要原理如下：当总电源K合上，直流电源24V1加于端子“总“低通，固态继电器7、8端有直流电压，S10端导通，加热器通电加热，当温度达到设定值时，由于热电偶（K型）的热电势的作用，温控仪内部比较反转总低断开，总高导通固态继电器7、8端设有电压，9、10端断开，加热炉停止加热，总高端导通后，直流电源24V加于电风扇，风扇转动加速降温，因为温度上升后一定惯性，因此该温度仪上冲量较大。
sensor温度传感器1概要
接 触 式
热电效应 接 触 式 频率变化 光学特性 声学特性 非 接 触 式 亮度法 热辐射 — 全辐射法 比色法 红外法 气流变化
3.2 膨胀式传感器
1.玻璃温度计 2.压力温度计 3.双金属温度计 膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀的原理 膨胀式温度计种类很多，按膨胀基体可分成液 体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力 温度计及固体膨胀式双金属温度计。
工业生产自动化流程，温度测量点要占全部测量点的 一半左右。 因此，人类离不开温度，当然也离不开温度传感器。
温度传感器是实现温度检测和控制的重要器件。在种类 繁多的传感器中，温度传感器是应用最广泛、发展最快 的传感器之一。
温度测量的基本概念
温度标志着物 质内部大量分子无 规则运动的剧烈程 度。温度越高，表 示物体内部分子热 运动越剧烈。
固体长度随温度变化的情况可用下式表示：
L1 L0 1 k t1 t0
基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两 片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一 起，构成双金属片感温元件当温度变化时，因 双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对 很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片 产生弯曲变形。下图是双金属温度计原理图：
玻璃温度计的分类： • 全浸式：测温准确度高， 但读刻度困难，使用操 作不便。 • 局浸式：读数容易，但 测量误差较大，即使采 取修正措施其误差比全 浸式仍要大好几倍或更 多。
•
V形工业玻璃温度计
3.2.2 压力温度传感器
压力温度计是根据一 定质量的液体、气体、 在体积不变的条件下 其压力与温度呈确定 函数关系的原理实现 其测温功能的。 压力温度计的典型结 构示意图
☻ 热电效应：为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接 在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时回路 里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。
集成温度传感器测温原理
集成温度传感器测温原理
随着科技的发展，温度传感器逐渐成为人们生活中不可缺少的测量工具，其应用范围不断扩大，尤其是在工业控制、农业、医疗等领域得到广泛应用。
其中，集成温度传感器是一种成本低廉、可靠性高、精度高并且易于集成的温度传感器。
集成温度传感器的测温原理是根据热电效应、PN结温度特性和基于阻性、电容性和电阻温度系数等响应温度的特性实现温度的测量。
一般情况下，集成温度传感器主要采用PN结温度特性或者热敏电阻方式实现温度的测量。
对于PN结温度特性的温度传感器，在不同的温度下，PN结两端的电压会随温度变化而变化。
由于这种温度传感器采用的电路非常简单，使得它由于响应快速、即插即用以及价格低廉的特点广泛应用于各个领域。
除了以上两种方式外，集成温度传感器还可以采用热导率方式实现温度的测量。
热导率是介质对热量传递的能力，其值是介质本身的属性。
当热敏体与介质接触时，根据热传递学的原理，介质内部的温度分布也就被测量出来。
这种温度传感器的特点是相对较为稳定和精确，还可采用多级测量或旁路发射方式提高精度。
大学物理实验报告23——PN结温度传感器特性1
天津大学物理实验报告姓名： 专业： 班级： 学号： 实验日期： 实验教室： 指导教师：【实验名称】 PN 结物理特性综合实验 【实验目的】1. 在室温时，测量PN 结电流与电压关系，证明此关系符合波耳兹曼分布规律2. 在不同温度条件下，测量玻尔兹曼常数3. 学习用运算放大器组成电流-电压变换器测量弱电流4. 测量PN 结电压与温度关系，求出该PN 结温度传感器的灵敏度5. 计算在0K 温度时，半导体硅材料的近似禁带宽度 【实验仪器】半导体PN 结的物理特性实验仪 资产编号：××××，型号：×××（必须填写） 【实验原理】1．PN 结的伏安特性及玻尔兹曼常数测量 PN 结的正向电流-电压关系满足：]1)/[exp(0-=kT eU I I (1)当()exp /1eU kT >>时,(1)式括号内-1项完全可以忽略，于是有：0exp(/)I I eU kT = (2)也即PN 结正向电流随正向电压按指数规律变化。
若测得PN 结I U -关系值，则利用(1)式可以求出/e kT 。
在测得温度T 后，就可以得到/e k ，把电子电量e 作为已知值代入，即可求得玻尔兹曼常数k 。
实验线路如图1所示。
2、弱电流测量LF356是一个高输入阻抗集成运算放大器，用它组成电流-电压变换器(弱电流放大器),如图2所示。
其中虚线框内电阻r Z 为电流-电压变换器等效输入阻抗。
运算放大器的输入电压0U 为：00i U K U =- (3)式(3)中i U 为输入电压，0K 为运算放大器的开环电压增益，即图2中电阻f R →∞时的电压增益（fR 称反馈电阻）。
因而有：0(1)i i s ffU U U K I R R -+==(4)由（4）式可得电流-电压变换器等效输入阻抗x Z 为1i f f x sU R R Z I K K ==≈+ (5)由(3)式和(4)式可得电流-电压变换器输入电流s I 与输出电压0U 之间的关系式，即：图1 PN 结扩散电源与结电压关系测量线路图1MLF356-+74+15V-15V236ecbV 1V 2100Ω1.5VTIP31TIP31ebc LF35612348765R fI sK o-+U 0U iZ rI s图2 电流－电压变换器i s frU UI Z R ==-(6)只要测得输出电压0U 和已知f R 值，即可求得s I 值。
温度传感器应用实例
温度传感器应用实例
图1-33 采用LM35构成的单电源温度传感器电路
温度传感器应用实例
（2）温度/频率转换电路。采用温度传感器LM35D的温度/频率转换电 路如图1-34所示。它将20~150 ℃的温度转换为200~1 500 Hz的TTL电平 输出频率信号，其测量温度范围为-55~+150 ℃，灵敏度为10 mV/℃。
温度传感器应用实例
一、 双金属温度传感器的应用 1. 双金属温度传感器在室温测量中的应用
双金属温度传感器（ 双金属温度计）结构简单、 价格便宜、刻度清晰、使用 方便、耐振动，常用于驾驶 室、船舱、粮仓等室内温度 测量。图1-30所示为盘旋 形双金属温度计。
图1-30 盘旋形双金属温度计
温度传感器应用实例
图1-34 采用温度传感器LM35D的温度/频率转换电路
温度传感器应用实例
思考与练习
问题 常用的温度传感器有哪些？试比较 它们的异同。
思考：
温度传感器应用实例
课堂体验
基本内容 上网查询资料，除了本书中介绍的 AD590和LM35外，还有哪些常用的集 成温度传感器？
温度传感器应用实例
拓展知识 数字显示温度控制器（见 图1-35）是一种用于测量各种 液体、气体及蒸气的温度并将 温度信号转换成电信号，进行 自动控制与安全保护的仪表。
图1-35 数字显示温度控制器
温度传感器应用实例
它采用了低功耗、高精度热电阻型传感器；电路结构采用了高 性能单片机和数字显示技术，以及开关输入的人机界面。它具有量 程宽、抗干扰能力强、密封性能好等特点。一般配有高亮数码显示 器；控制限A、B的控制类型组合可选（双上限型、上下限型、双下 限型）；控制限可方便地在全量程范围内任意设定。温度值及设定 参数全数字显示，无须配置二次仪表就可实现自动测量和控制。数 字显示温度控制器能够把测温传感器反馈给仪表的实时温度值与控 制器的预置设定控制值进行逻辑比较、运算和输出控制，以达到稳 定控制设定温度的工控目的。配上不同材料的测温传感器，可以广 泛应用于冶金、制冷、化工、医疗等行业。
国际品牌温度传感器介绍一
一、霍尼韦尔公司简介：霍尼韦尔是《财富》百强公司，总部位于美国。
致力于发明制造先进技术以应对全球宏观趋势下的严苛挑战，例如生命安全、安防和能源。
公司在全球范围内拥有大约130,000 名员工，其中包括19,000 多名工程师和科学家。
霍尼韦尔在华的历史可以追溯到1935年。
当时，霍尼韦尔在上海开设了第一个经销机构。
1973年美国总统尼克松访华时，应中国政府之邀从十大领域推荐精英企业来华推动两国双向交流，并促进中国的现代化建设。
其中炼油石化领域唯一被选中推荐给中国政府的美国环球油品公司，正是霍尼韦尔旗下的子公司。
80年代的改革开放成为了霍尼韦尔融入中国经济发展的又一个新起点，作为首批在北京设立代表处的跨国企业，霍尼韦尔在彼时开始了一系列的高品质投资。
目前，霍尼韦尔四大业务集团均已落户中国，旗下所辖的所有业务部门的亚太总部也都已迁至中国，并在中国的20多个城市设有多家分公司和合资企业。
目前，霍尼韦尔在中国的投资总额超10亿美金，员工人数超过12,000名。
主要产品及服务：家具与消费品——环境自控解决方案及产品航空与航天——航空航天UOP中国传感与控制生命安全与安防——霍尼韦尔安全产品安防气体探测技术建筑、施工与维护——环境自控解决方案及产品安防英诺威发泡剂极冷致制冷剂传感与控制——扫描与移动生产力扫描与移动技术工业过程控制——无线自动化解决方案环境自控解决方案及产品传感与控制气体探测技术能效与公共事业——环境自控解决方案及产品无线自动化解决方案传感与控制汽车与运输——极冷致制冷剂传感与控制石油、天然气、炼油、石油化工与生物燃料——环境自控解决方案及产品UOP中国无线自动化解决方案传感与控制气体探测技术安防医疗保健——扫描与移动技术阿克拉薄膜传感与控制Burdick & Jackson 溶剂和试剂化学品、特殊材料与化肥——Burdick & Jackson 溶剂和试剂阿克拉薄膜尼龙6树脂UOP中国极冷致制冷剂OS有机硅密封胶添加剂制造——环境自控解决方案及产品尼龙6树脂A-C高性能添加剂传感与控制无线自动化解决方案温度传感器：1、Megopak热电偶霍尼韦尔Megopak热电偶将多年研究和现场试验的成果相结合，其简单坚固的设计非常适合恶劣工业环境下的大范围温度测量。
晶体管做温度传感器的原理
晶体管做温度传感器的原理晶体管是一种电子元件，由半导体材料制成。
它可以用作温度传感器，基于其在温度变化下的电性能的变化。
晶体管的原理是基于PN结的性质，在不同温度下，PN结的电流、电压特性会发生变化。
晶体管是由两个不同材料的半导体层构成的。
其中一个层是P型半导体，其中的电子是通过施加电压从另一层N型半导体传递过来的。
PN结受到温度变化的影响，导致电子的行为发生变化。
在晶体管中，温度会导致载流子的数目和能量发生变化。
当温度升高时，晶体管中的电流也会增加。
这是由于载流子（电子和空穴）的数目增加，引起电流的增加。
而在温度升高的过程中，晶体管中的电压也会降低。
这是由于载流子的能量增加，使得能量较高的电子可以跨越能隙并流入另一层。
晶体管的温度传感器的最常见的一种应用是为了测量环境的温度。
在这种情况下，晶体管被放置在需要测量温度的环境中，并通过外部电路来测量其电流和电压。
根据晶体管的电流和电压的变化，可以计算出环境的温度。
具体而言，测量环境温度的晶体管温度传感器是通过将晶体管与电阻和电导贴片连接在一起，并将其组装在一个封装中来实现的。
晶体管和电阻组成一个电流源，电导贴片通过测量晶体管和电阻之间的电压差来计算温度。
通过校准晶体管和电导贴片的特性，可以获得准确的温度测量结果。
此外，晶体管还可以用作温度补偿器，用于补偿其他电子元件的温度漂移。
例如，在电子电路中，晶体管可以作为一个补偿器，通过测量环境温度并相应地调整电路中其他元件的工作来抵消温度对电路性能的影响。
总之，晶体管作为温度传感器的原理是基于PN结的特性，通过测量晶体管的电流和电压变化来计算环境的温度。
它是一种常用的温度传感器，广泛应用于各种领域，如环境监测、工业控制和电子电路等。
3-1温度传感器特性实验
二、实验接线
电源5V
+
AD590 图1 AD590
-
电阻1K
输出 接T4
0V
图2 管脚图
图3
二、实验接线
+
AD590
-
电阻1K
输出 接T4
0V 图3
二、实验设备
1、实验平台主板
二、实验设备
2、温度测量模块
AD590集成温度传感器模块
实验平台主板
二、实验设备
1、实验平台主板
二、实验设备
1、实验平台主板
15V电源 开关 + 0.0 0 0 电压表
IN
调零
增益
实验步骤
2、调悬臂梁水平。测微头装于悬臂梁前端的永久 磁钢上，并调节使应变梁处于水平状态。然后按图 2接线，连接成单臂桥测试量电路。直流激励电源 为±4V，R4用电阻应变片代替。
+4V
R1
R
R´
+
差放
电压表
Wb R2
全桥电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V
+
R3
-4V
图2
图5 传感器特性实验集成环境
图6 称重传感器制作集成环境
二、实验设备
1、实验平台主板
图5 传感器特性实验集成环境
图6 称重传感器制作集成环境
温度传感器的分类
温度传感器的分类
温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。
热电偶传感器
热电偶是一种感温元件，是一种仪表bai，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度，热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势，这就是所谓的塞贝克效应。
热敏电阻传感器
热敏电阻传感器主要元件是热敏电阻，当热敏材料周围有热辐射时，它就会吸收辐射热，产生温度升高，引起材料的阻值发生变化。
电阻温度检测器
RTD通常用铂金、铜或镍，这几种金属的电阻-温度关系如图所示，它们的温度系数较大,随温度变化响应快，能够抵抗热疲劳，而且易于加工制造成为精密的线圈。
IC温度传感器
集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，模拟集成温度传感器的主要特点是功
能单一、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控测，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
新能源汽车技术专业《项目七任务1 电池温度采集方法》
• 1热敏电阻采集法
• 原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化 而变化的特性，用一个定值电阻和热敏电 阻串联起来构成一个分压器，从而把温度 的上下转化为电压信号，再通过模数转换 得到温度的数字信息。
• 特点：热敏电阻本钱低，但线性度不好， 而且制造误差一般也比较大。
知识准备
• 2热电偶采集法 • 原理：采集双金属体在不同温度下产生不
直流、交流、 脉冲 隔离
使用简单
控制测量
较高 较普及
光纤传感器 无 -
直流、交流 隔离 -
高压测量，店 里系统常用
高 未普及
同的热电动势，通过查表得到温度的值。 • 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，
所以热电偶的准确度很高。但是由于热电 动势都是毫伏等级的信号，所以需要放大 ，外部电路比较复杂。
知识准备
• 3集成温度传感器采集法 • 原理及特点：集成温度传感器虽然很多都
是基于热敏电阻式的，但都在生产的过程 中进行校正，所以精度可以媲美热电偶， 而中且使直用AD接 。590输出数字量，18很B20适合在数字系统
知识准备
项目 插入损耗 布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性
使用场合 价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离
小信号放大、 需控制处理 小电流、控制
测量 较低 普及
互感器
无 开孔、导线传
入 交流
隔离
使用较简单 交流测量、电
网监 低 普及
霍尔元件电流 传感器 无
开孔、导线传 入
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非接触式温度传感器非接触式温度传感器即热探测器，热探测器（有时也放在红外光电式传感器中介绍）是在吸收红外辐射能后温度升高，引起某种物理性质的变化，这种变化与吸收的红外辐射能成一定关系。
常用的物理现象有温差热电现象、金属或半导体电阻阻值变化现象、热释电现象、气体压强变化现象、金属热膨胀现象和液体薄膜蒸发现象等。
热释电型红外探测器是根据热释电效应制成的，即电石、水晶、酒石碳酸钠、钛酸钡等晶体受热产生温度变化时，其原子排列发生变化，晶体自然极化，在其两表面产生电荷的现象称为热释电效应。
热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
热释电材料是一种具有自发极化的电介质,它的自发极化强度随温度变化,可用热释电系数p来描述,p=dP/dT（P为极化强度，T为温度）。
在恒定温度下，材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。
如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，引起极化强度的变化。
而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。
若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。
电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。
1、热释电型红外传感器（PIR传感器）PIR传感器（即热释电人体红外传感器）是通过菲涅耳透镜和红外热释电红外敏感元件来检测附近的热释红外信号的变化，检测周围远达6米的热释红外物体的移动（例如人体），价格低廉易于使用。
菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在PIR上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化电信号。
2、DM-S28040红外温度传感器模块DM-S28040及MLX90614模块中采用的感温元件MLX90614（右图）是一款无接触式的红外线温度感应芯片，整个模块是一个智能非接触式温度传感器，它拥有90 °的视场以及一个方便连接到微控制器串行接口。
通过MLX90614传感器的圆锥形的探测器可进行非接触式温度测量，该传感器是由一个专用集成电路和红外线温度电探测器组成的。
集成温度传感器集成温度传感器是利用晶体管PN结的伏安特性与温度的关系制成的一种固态传感器。
它是把PN结及其辅助电路集成在同一个芯片上，完成温度测量及信号输出功能的专用IC，突出优点是有理想的线性输出，体积小。
由于PN结受耐热性能和特性范围的限制，集成温度传感器只能用来测150℃以下的温度。
集成温度传感器可分为模拟式、逻辑输出和数字式三大类。
其中模拟式又分为电压型和电流型两种。
1、AD590(输出电流信号)AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源。
是利用PN结构正向电流与温度变化呈线性关系制成的电流输出型两端温度传感器（热敏器件）。
即采用的是硅半导体工艺。
随着PC 机和工业自动化的发展，集成温度传感器得到了广泛的应用，几乎渗透了所有的电子系统。
例如手提电话一般用一个或多个温度传感器监视电磁组。
笔记本电脑可能会用更多个温度传感器检测CPU电池交流适配器和PCMCIA卡的温度。
AD590在使用时不需要线性化或冷端补偿，提供更好的噪声特性，可以与数字系统直接连接等。
AD590的主要特性(1) 流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文) 度数： Ir/T=1式中，Ir—流过器件(AD590) 的电流，单位为μA；T—热力学温度，单位为K；(2) AD590的测温范围为- 55℃~+150℃；(3) AD590的电源电压范围为4～30 V，可以承受44V正向电压和20 V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；(4) 输出电阻为710 mΩ；(5) 精度高，AD590在- 55℃～+150℃范围内，非线性误差仅为±0.3℃。
AD590的引脚使用 AD590的引脚共有3个，其中只用了两个引脚(即+ -) ，第三个脚可以不用，是接外壳做屏蔽用的。
测量温度时把整个器件放到需要测温度的地方。
AD590的基本使用方法：其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。
AD590的内部电路图集成温度传感器内部除了PN节之外，还有恒流源、放大器等集成电路。
PN节一般是由三极管集电极与基极短接而得到，输出电流I与它所处的热力学温度T成线性关系，从而实现了温度至电流强度的线性转换。
图中晶体管制作在一个半导体单面基片上，因此它们的特性、损耗和发射极面积能够相互匹配。
该电路可看作由两个镜像电流源（Q1和Q9、Q4和Q11）构成。
镜像电流源减小输入电压变化的影响。
应用电路：(模拟量输出温度计)AD590的输出电流I=(273+T)μA(T为摄氏温度),因此测量的电压V为(273+T)μA ×10K=(2.73+T/100)V。
为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来,使用电压跟随器。
由于一般电源供应较多零件之后,电源是带噪声的,因此我们使用齐纳二极管作为稳压零件,再利用可变电阻分压,其输出电压V1需调整至2.73V。
接下来使用差动放大器其输出Vo为 (100K/10K)×(V2-V1)=T/10V。
如果现在为摄氏28度,输出电压为2.8V。
AD590温度传感器使用原理图AD590数字温度计（自行完成）如P28 利用AD590温度传感器完成温度的测量，把转换的温度值的模拟量送入ADC0809的其中一个通道进行A/D转换，将转换的结果进行温度值变换之后进行监控。
2、LM35（输出电压信号）从使用角度来说，热电偶常用于高温测量，铂电阻用于中温测量（摄氏800度左右），而热敏电阻和半导体温度传感器适合于200度以下的温度测量， LM35就是一款半导体温度传感器。
LM35是NS公司（美国国家半导体公司）生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。
因而，从使用角度来说，LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。
LM35系列是精密集成电路温度传感器，它们的输出电压与摄氏温度线性成比例，因而，LM35比按绝对温标校准的线性温度传感器优越的多，LM35系列传感器生产制作时候已经经过校准，输出电压与摄氏度一一对应，使用极为方便。
灵敏度为10.0m/℃，精度在0.4℃～0.8℃（-55℃~150℃温度范围内），重复性好，输出底阻抗，线性输出和内部精度校准使其与读出或控制电路接口简单和方便，可单电源和正负电源工作。
LM35的工作指标：•工作电压：直流4～30V；•工作电流：小于133μA•输出电压：+6V～-1.0V•输出阻抗：1mA负载时0.1Ω；•精度：0.5℃精度（在+25℃时）；•漏泄电流：小于60μA；•比例因数：线性+10.0mV/℃；•非线性值：±1/4℃；•校准方式：直接用摄氏温度校准；•封装：密封TO-46晶体管封装或塑料TO-92晶体管封装；•使用温度范围：-55～+150℃额定范围。
引脚介绍：1 正电源Vcc；②输出；③输出地/电源地。
LM35输出模拟电压信号, 计算公式为：内部原理图如下V15和V16是感温元件，这两个三极管的物理结构有着特定的要求，V15的发射结面积是V16发射结面积的10倍。
它们的集电极负载电阻完全一致。
如果流过这两个电阻的电流不同，V15和V16的集电极电压也不同，通过V1—V8组成的差分放大器放大，VV1的内阻也变化，那么流过Rs的电流也会变化，V+和V-之间的电压亦会改变，这个电压的变化量也就是随温度而变化的。
特性-55～+150℃额定范围适用于遥控设备工作电压在4v到30v之间功耗底小于60uA在静止空气中，自热效应底，小于0.08℃自热低阻抗输出等温度传感器LM35把温度转换成模拟电压信号，经ADC0804进行模数转换后单片机获得表示温度的数字信号并交由七段数码管显示。
按钮开关S1用于设定温度门限，当被测温度低于设定时，P3.5将输出高电平启动外设（如压缩机）。
3、数字温度传感器DS18B20介绍DS18B20是数字温度传感器，（输出数字序列）型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。
主要根据应用场合的不同而改变其外观。
封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。
耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
DS18B20的主要特性 1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电 2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯 3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 5）温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃ 6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温 7）在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快 8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20的外形和内部结构DS18B20的外形及管脚排列如图1:图1DS18B20引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端； (2)GND为电源地；(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。