常用传感器及其应用

2020/11/25
热电偶类型
虽说许多金属相互结合都会产生热电效应, 但是能做成适于测温的实用热电偶者为数不多 。目前常用的热电偶有铂－铂铑、镍铬－镍硅 、镍铬－康铜等。按测温范围又分为K、E、J 、T、B、R、S等型。
热电偶能直接进行温度-电势转换,而且体 积小、测温范围广。热电偶的结构除普通型外, 还有具有保护外套的所谓铠装(也有叫缆式)热 电偶、薄膜热电偶等。
传感器
非电量 敏感元件
电量 变换元件
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敏感元件指能直接感受或响应被测量的部分;
转换元件指将敏感元件感受或响应的被测量转换 成适于传输或测量的电信号部分。
传感器的输出信号一般都很微弱, 需要有信号调 整与转换电路对其进行放大、运算等。有的调整与 转换电路与敏感元件集成在同一芯片上。 此外，传 感器工作必须有辅助的电源。
四、按制造工艺分类：
集成、薄膜、厚膜等传感器。
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传感器的选用
传感器的种类繁多, 相同的物理量可用不同工作原理 的传感器，使用时一般考虑如下： 一、被测量类型
测量目的、测量范围、测量精度、测量时间等 二、工作环境
环境温度、环境噪声、传递距离等 三、传感器性能
成本、线性度、稳定性、响应时间、输出方式等
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传感器的分类
传感器技术是一门知识密集型技术, 它与许多学科有 关。 其种类繁多, 有多种分类方法。 一、按检测功能分类：
温度、光敏、压力、磁敏、声音、湿度、气体等传感器
二、按工作原理分类：
压电式、光电式、吸附式、压阻式、热点式等传感器
三、按制造材料分类：
金属、聚合物、半导体、陶瓷、混合物等传感器；
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一、温度传感器
铜热电阻 -50~200oC
接 触
热电阻 铂热电阻 -180~600oC 镍热电阻 -50~100oC
式 热敏电阻:NTC,PTC,CTR: -200~300oC
温
K型： 0~1000oC
度 传
热电偶 R型： 200~1400oC J型： 0~600oC
感
E型： - 200~700oC
CTR主要用作温度开关，在温度测量中,则 主要采用NTC。
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/ ( ·c m )
106 CT R PT C
105 104
103
102
N TC
101
0
4
8 12 16 20 t×10 /℃
三种类型热敏电阻的典型特性
热敏电阻特性曲线及参数
NTC热敏电阻的电阻值与温度的关系为：
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热敏电阻基本应用电路
NTC
基本测温电路
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温差测量电路
热敏电阻和 555构成双限温度控制器
NTC
40 oC时Rt 5.6KRw11 2Rt 2.8K U21 3VCC
60 oC时Rt 2.8K
Rw22Rt 5.6K
2 U63VCC
MF58-103-36
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Rt、R0 ——分R别t 为TRK0和eTx0KpB 时[(的T1热敏T10电)阻]值；
B——热敏电阻的材料常数,其值主要取决于热 敏电阻的材料。一般情况下,B=2000～6000K, 可通过查阅产品资料获得，在高温下使用时, B
T——被测温度（K）。
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热敏电阻的常见外型及符号
MF58-103-36
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3、热电偶
两种不同的金属A与B形成闭合回路，当两个 接点温度不同时回路将产生电势，该电势的方向 和大小取决于两导体的材料及两接点之间的温度 差，而与导体的粗细、长短无关。这种现象称为 热电效应，组成的测量传感器称为热电偶。
A
铠
T
T0
装
B
工作端或热端（T），测量时将它置于被测温度场中 ；自由端或冷端（T0）,一般要求恒定在某一温度。
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铂电阻
常用的铂电阻有Pt50、Pt100、Pt300、 Pt1000 等，下标表 示铂电阻在0 ℃时的阻值。
铂电阻与温度的关系在0～630.74 ℃以内为
Rt =R0(1+At+Bt2) -190～0 ℃以内为
Rt =R0［1+At+Bt2+C(t-100)t3
Rt —— 温度为t℃
器
半导体温度传感器：-100~220oC
非 集成温度传感器： -55~150oC
接
触
辐射式温度计
式
量子温敏传感器
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1、热敏电阻
半导体热敏电阻按半导体电阻随温度变化 的典型特性分为三种类型:
负温度系数热敏电阻（NTC） 正温度系数热敏电阻（PTC） 临界温度系数热敏电阻（CTR）:在某一特性 温度下电阻值会发生突变的。
常用传感器及其应用
主讲：林凡
2010-07
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传感器简介
湿度
压力
温度
磁
声音
位置
气体
光
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转换 传感器
电压 电流
传感器定义
传感器是指能感受并响应被测物理量，并按照 一定的规律将其转换成为可供测量的输出信号的器 件或装置。
传感器的组成， 并无严格的规定。一般说来， 可以把传感器看作由敏感元件(热敏元件、磁敏元 件、 光敏元件等)和变换元件两部分组成。
555芯片资料
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2、热电阻(RTD)
通常采用的热电阻有铂、铜和镍。由于铂具有很好的 稳定性和测量精度,故人们主要把它用于高精度的温度测 量和标准测温装置。
多数热电阻随温度而变化的关系可由下式表示： Rt=R0［1+α(t-t0)］
Rt, R0——分别为热电阻在t ℃和t0 ℃ α——热电阻的电阻温度系数（1／℃） t——被测温度（℃）。
R0 —— 温度为0 ℃
t ——
A,B,C —— 分度系数，手册查找。
(如， Pt1000分度常数：A＝0.0038623139728,
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B＝-0.00000065314932626)
铂电阻测温电路
U O 1 R R 1 V rtefU O U R R T 3 4 U O 1 R R 2 4 V refR t 1 K 3 .8 t6
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K、J、E、T型相对冷端（0℃）的温差电势
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K型热电偶电路举例 放 大电 路
输 入滤 波器
使 T 0 为 0℃
R3
K型
＋
1k
T
－
＋ C1
4.7
＋ 15 V
Rw2 20 k
＋
8
－ A1
R2
Rw1 3k
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
U o (0～ 6 V) 10 mV/℃