通用温度传感器的比较

1. 热电偶:

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(1) 测温原理: 两种不同成分的导体(称为热电偶丝或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表连接,显示出热电偶所产生的热电动势,通过查询热电偶分度表,即可得到被测介质温度。
(2) 测温范围:常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
(3) 常用热电偶型号:

热电偶分度号
热电极材料
正极
负极
S 铂铑10 纯铂
R 铂铑13 纯铂
B 铂铑30 铂铑6
K 镍铬 镍硅
T 纯铜 铜镍
J 铜镍
N 镍铬硅 镍硅
E 镍铬 铜镍

2 热电阻

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(1)测温原理: 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即:Rt=Rt0[1+α(t-t0)] 式中,Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为:Rt =AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。
(2)测温范围:金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差,非线性严重,但温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上)。
(3)常用热电阻:目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度系数大,适用于无腐蚀介质,超过150℃易被氧化。国内最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种,它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。

3 集成温度传感器

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模拟式温度传感器
(1)原理:将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上,具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。
(2)常见模拟式温度传感器: 电压输出型: LM3911、LM335、LM45、AD22103。 电流输出型:AD590。
(3)实例: LM135\235\335繫列是美国国家半导体公司(NS)生产的一种高精度易校正的集成温度传感器,是电压输出型温度传感器,工作特性类似于齐纳稳压管。该繫列器件灵敏度为10mV/K,具有小于1Ω的动态阻抗,工作电流范围从400μA到5mA,精度为1℃,LM135的温度范围为-55℃~+150℃,LM235的温度范围为-40℃~+125℃,LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿繫统中。 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压,测温范围为-55℃~+150℃,输出电流为223μA~423μA,输出电流变化1μA相当于温度变化1℃,最大非线性误差为±0.3℃,响应时间仅为20μs,重複性误差低至±0.05℃,功耗约为2mW,输出电流信号的传输距离可达到1km以上,作为一种高阻电流源,最高可达20MΩ,所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。
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数字式温度传感器:
(1)原理:将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上,直接输出反应被测温度的数字信号,使用方便,但响应速度较慢(100ms数量级)。
(2)实例:DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的世界上第一片支持“一线总线” 接口的数字式温度传感器,供电电压范围为3~5.5V,测温范围为-55℃~+125℃,可编程的9~12位分辨率,对应的可分辨温度分彆为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,出厂设置默认为12位,在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。

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