溫度傳感器教學(xué)課件

溫度傳感器傳感器與自動(dòng)檢測(cè)5/17/20251第7章溫度傳感器主要內(nèi)容：

7.1熱電偶

7.2熱敏電阻

7.3集成溫度傳感器5/17/20252第7章溫度傳感器我國(guó)目前實(shí)行的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS—90）定義國(guó)際開(kāi)爾文溫度（T90）國(guó)際攝氏溫度（t90）；

T90：?jiǎn)挝唬↘）開(kāi)爾文

t90：?jiǎn)挝唬–）攝氏兩者關(guān)系為：

t90/℃=T90/K–273.15或

t/℃

=T/K–273.15溫度單位：熱力學(xué)溫度是國(guó)際上公認(rèn)的最基本溫度5/17/20253第7章溫度傳感器溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器中都少不了溫度傳感器。概述5/17/20254第7章溫度傳感器概述

根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍不同，有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)、光測(cè)溫度計(jì)等等。5/17/20255第7章溫度傳感器

溫度傳感器的種類很多，如果按價(jià)格和性能可分為：熱膨脹溫度傳感器，有液體、氣體的玻璃式溫度計(jì)、體溫計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛；家電、汽車上使用的傳感器，價(jià)格便宜、用量大、成本低、性能差別不大；工業(yè)上使用的溫度傳感器，性能價(jià)格差別比較大，因?yàn)閭鞲衅鞯木戎苯雨P(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和控制過(guò)程，通常價(jià)格比較昂貴。概述5/17/20256第7章溫度傳感器概述各種熱電偶5/17/20257第7章溫度傳感器概述各種熱電阻5/17/20258第7章溫度傳感器

溫度傳感器按工作原理主要有以下幾類：

熱電偶，利用金屬溫差電動(dòng)勢(shì)，有耐高溫、精度高的特點(diǎn)；熱電阻，利用導(dǎo)體隨溫度變化，測(cè)溫不高；熱敏電阻，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測(cè)溫，體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性差；集成溫度傳感器，利用晶體管PN結(jié)電流、電壓隨溫度變化，有專用集成電路，體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，測(cè)量150℃以下溫度。概述5/17/20259第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（T＞T0）有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測(cè)出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。5/17/202510第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)固定溫度的接點(diǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn)（冷端）T0

，恒定在某一標(biāo)準(zhǔn)溫度；待測(cè)溫度的接點(diǎn)稱測(cè)溫點(diǎn)（熱端）T，置于被測(cè)溫度場(chǎng)中。這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器稱為熱電偶，金屬稱熱電極。5/17/202511熱電效應(yīng)

1823年塞貝克(Seebeck)發(fā)現(xiàn)．在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時(shí)，回路中就要產(chǎn)生熱電勢(shì)，稱為塞貝克電勢(shì)。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。5/17/202512原理式中，αab為熱電勢(shì)率或塞貝克系數(shù)，其值隨熱電極材料和兩接點(diǎn)的溫度而定；后來(lái)研究指出，熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)EAB(T,T0)是由珀?duì)柼?Peltier)效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng)引起的。5/17/202513第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)1）兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)（珀?duì)柼?Peltier)效應(yīng)）不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度小的金屬擴(kuò)散。濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。5/17/202514第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)溫度T時(shí)熱端接觸電勢(shì)：冷端接觸電勢(shì)： 、

、式中：

A、B代表不同材料；T，T0為兩端溫度；

＿波爾茲曼常數(shù)；

＿電子電荷量；

是A、B材料的電子濃度；5/17/202515第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)在閉合回路中，總的接觸電勢(shì)為：5/17/202516第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)

2）單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)（湯姆遜(Thomson)效應(yīng)）對(duì)單一金屬如果兩邊溫度不同，兩端也產(chǎn)生電勢(shì)。產(chǎn)生這個(gè)電勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散。由于高溫端失去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。＋－Ｔ＞Ｔ０5/17/202517第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)

A、B兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢(shì)為：?jiǎn)我粚?dǎo)體的溫差電勢(shì)為：5/17/202518第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體溫差電勢(shì)，熱電偶總的熱電勢(shì)為：5/17/2025195/17/202520重要結(jié)論(1)如果熱電偶二個(gè)電極的材料相同，二個(gè)接點(diǎn)溫度雖不同不會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)；(2)如果二個(gè)電極材料不同．但兩接點(diǎn)溫度相同，也不會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)；(3)當(dāng)熱電偶二個(gè)電極的材料不同，且A、B固定后，EAB(T,T0)便為二接點(diǎn)溫度T和T0的函數(shù)，即:EAB(T,T0)=E(T)-E(T0)

當(dāng)T0保持不變，即E(T0)被認(rèn)為是常數(shù)，則熱電勢(shì)置EAB(T,T0)便為熱電偶熱端溫度T的函數(shù)：

EAB(T,T0)=E(T)-C由引此可知,EAB(T,T0)和T有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是熱電偶測(cè)溫的基本公式。5/17/202521

熱電極的極性：測(cè)量端失去電子的熱電極為正極，得到電子的熱電極為負(fù)極。在熱電勢(shì)符號(hào)EAB(T,T0)，規(guī)定寫(xiě)在前面的A、T分別為正極和高溫，寫(xiě)在后面的B、T0分別為負(fù)極和低溫。如果它們的前后位置互換，則熱電勢(shì)極性相反，如:EAB(T,T0)＝一EBA(T,T0)EAB(T,T0)=一EAB(T0,T)判斷熱電勢(shì)極性最可靠的方法是將熱端稍加熱，在冷端用直流電表辨別。5/17/202522第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)3)熱電偶的基本定律

A:均質(zhì)導(dǎo)體定律：兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其電勢(shì)大小與熱電極直徑、長(zhǎng)度及沿?zé)犭姌O長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。如果材質(zhì)不均勻，則當(dāng)熱電極上各處溫度不同時(shí)．將產(chǎn)生附加熱電勢(shì)，造成無(wú)法估計(jì)的測(cè)量誤差，因此，熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。5/17/202523第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)3)熱電偶的基本定律B:三種導(dǎo)體的熱電回路（中間導(dǎo)體定律）如果將熱電偶T0端斷開(kāi)，接入第三導(dǎo)體C，回路中電勢(shì)EAB（T，T0）應(yīng)寫(xiě)為：ＡＢＣＴＴ０Ｔ０5/17/202524第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)設(shè)

時(shí)，

將

代入上式有：

5/17/202525第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)結(jié)論：當(dāng)引入第三導(dǎo)體C時(shí)，只要C導(dǎo)體兩端溫度相同，回路總電勢(shì)不變，根據(jù)這一定律，將導(dǎo)體C作為測(cè)量?jī)x器接入回路，就可以由總電勢(shì)求出工作端溫度，條件是：保證兩端溫度一致。5/17/202526第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.1熱電效應(yīng)

3）熱電偶的基本定律

C：參考電極定律（中間溫度定律）當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢(shì)EAB（T，T0）等于結(jié)點(diǎn)溫度T、TC和TC、T0

時(shí)，熱電勢(shì)與

的代數(shù)和為：實(shí)際測(cè)量時(shí)，利用這一性質(zhì)，對(duì)參考端溫度不為零度時(shí)的熱電勢(shì)進(jìn)行修正。5/17/202527

熱電偶熱電勢(shì)的大小與熱電極材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。只有在熱電極材料一定，其冷端溫度T0保持不變的情況下，其熱電勢(shì)么EAB(T,T0)才是其工作端溫度T的單值函數(shù)。熱電偶的分度表是在熱電偶冷端溫度等于0℃的條件下測(cè)得的，所以使用時(shí)，只有滿足T0=0℃

的條件，才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。在工程測(cè)溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度的變化而變化，將引入誤差，所以要采取以下的修正或補(bǔ)償措施。熱電偶冷端溫度及其補(bǔ)償5/17/202528補(bǔ)償措施冷端溫度修正法冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法延引熱電極法5/17/2025291．冷端溫度修正法對(duì)于冷端溫度不等于0℃，但能保持恒定不變的情況，可采用修正法。1)熱電勢(shì)修正法2)溫度修正法5/17/2025301)熱電勢(shì)修正法原理：根據(jù)中間溫度定律，將電勢(shì)換算到冷端為0℃時(shí)應(yīng)為：EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)5/17/202531例用鎳鉻一鎳硅熱電偶測(cè)爐溫。當(dāng)冷端溫度T0＝30℃時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)為E(T,T0)＝39.17mV，則實(shí)際爐溫是多少度?

由T0

＝30℃查分度表得E(30，0)＝1.2mV則E(T,0)＝E(T，30)十E(30，0)

＝39.17十1.2＝40.37(mV)再用40.37mv查分度表得977℃，即實(shí)際爐溫為977℃．若直接用測(cè)得的熱電勢(shì)39.17mv查分度表則其值為946℃，產(chǎn)生一31℃的測(cè)量誤差。5/17/2025322)溫度修正法令T’為儀表的指示溫度，T0為冷端溫度，則被測(cè)的真實(shí)溫度T，為T＝T’十kT0式中k為熱電偶的修正系數(shù)，決定于熱電偶種類和被測(cè)溫度范圍。例上例中測(cè)得爐溫為946℃(39．17mV)，冷端溫度為30℃，查表k＝1.00則T＝946＋1×30＝976(℃)與用熱電勢(shì)修正法所得結(jié)果相比，只差1℃．因而這種方法在工程上應(yīng)用較為廣泛。5/17/202533溫度T′/℃補(bǔ)正系數(shù)k鉑銠10-鉑(S)鎳鉻-鎳硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.53—13000.52—14000.52—15000.53—16000.53—熱電偶補(bǔ)正系數(shù)5/17/202534

2．冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法熱電偶在實(shí)際測(cè)溫中，冷端一般暴露在空氣中，受到周圍介質(zhì)溫度波動(dòng)的影響．它的溫度不可能恒定或保持0℃不變，不宜采用修正法，可用電勢(shì)補(bǔ)償法。產(chǎn)生補(bǔ)償電勢(shì)的方法很多,主要介紹電橋補(bǔ)償法和pn結(jié)補(bǔ)償法。5/17/202535電橋補(bǔ)償法說(shuō)明補(bǔ)償原理

mVEAB(T,T0)T0T0TAB++-abUUabRCuR1R2R3R5/17/202536說(shuō)明電橋補(bǔ)償法是用電橋的不平衡電壓(補(bǔ)償電勢(shì))去消除冷端溫度變化的影響，這種裝置稱為冷端溫度補(bǔ)償器。橋臂電阻R1，R2，R3和限流電阻R的電阻值幾乎不隨溫度變化。RCu為銅電阻，其阻值隨溫度升高而增大。電橋由直流穩(wěn)壓電源供電。在某一溫度下．設(shè)計(jì)電橋處于平衡狀態(tài)，則電橋輸出為0．該溫度稱為電橋平衡點(diǎn)溫度或補(bǔ)償溫度。此時(shí)補(bǔ)償電橋?qū)犭娕蓟芈返臒犭妱?shì)沒(méi)有影響。5/17/202537補(bǔ)償原理

當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，冷端溫度隨之變化，熱電偶的電勢(shì)值隨之變化△E1；與此同時(shí)，RCu電阻值也隨環(huán)境濕度變化，使電橋失去平衡，有不平衡電壓△E2輸出。如果設(shè)計(jì)的△E1與△E2數(shù)值相等極性相反．則選加后互相抵消，因而起到冷端溫度變化自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔?。這就相當(dāng)于將冷端恒定在電橋平衡點(diǎn)溫度。5/17/202538pn結(jié)補(bǔ)償法5/17/202539

3．延引熱電極法一般恒溫裝置或補(bǔ)償器距被測(cè)對(duì)象較遠(yuǎn)，需要很長(zhǎng)的熱電極把冷端引到這些裝置中，這對(duì)于貴金屬熱電偶是很不經(jīng)濟(jì)的?？梢杂帽容^便宜的、在0一100℃溫度范圍內(nèi)熱電性質(zhì)與工作熱電偶相近的導(dǎo)線代替負(fù)金屬熱電極。這種導(dǎo)線常稱為延引電極、冷端延長(zhǎng)線或冷端補(bǔ)償導(dǎo)線。5/17/202540說(shuō)明①不同的熱電偶必須選用相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線；②延伸導(dǎo)線和熱電極聯(lián)接處兩接點(diǎn)的溫度必須相同，而且不可超過(guò)規(guī)定的溫度范圍(一般為0一100℃)；③采用延伸導(dǎo)線只是移動(dòng)了冷端點(diǎn)的位置，當(dāng)該處溫度不為0℃時(shí)，仍須進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。5/17/202541mVABA’B’TCC’儀表銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液T05/17/202542對(duì)熱電極材料的基本要求(1)熱電特性穩(wěn)定，即熱電勢(shì)與濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系不會(huì)變動(dòng)；(2)熱電勢(shì)要足夠大，這樣易于測(cè)量熱電勢(shì)，且可得到較高的準(zhǔn)確；(3)熱電勢(shì)與溫度為單值關(guān)系，最好成線性關(guān)系，或簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系；(4)電阻溫度系數(shù)和電阻率要小，否則熱電偶的電阻將隨工作端溫度而有較大的變影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性(5)物理性能穩(wěn)定，化學(xué)成分均勻,不易氧化和腐蝕(6)材料的復(fù)制性好；(7)材料的機(jī)械強(qiáng)度要高。5/17/202543常用補(bǔ)償導(dǎo)線

5/17/202544第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.2熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶種類：貴金屬熱電偶鉑銠——鉑銠（600～1700）℃

鉑銠——鉑（0～1600）℃普通金屬熱電偶鎳鉻——鎳硅（-200～1200）℃

鎳鉻——鎳銅（-40～750）℃

鐵——康銅（0～400）℃熱電偶可以測(cè)量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它溫度傳感器無(wú)法替代的。5/17/202545第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.2熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類5/17/202546非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶鐵一康銅熱電偶(測(cè)溫上限為600℃)鎢一鉬熱電偶（測(cè)溫上限2100℃）鎢錸系熱電偶（測(cè)溫上限2400℃）其他：銥銘系熱電偶、鎳鉻一金鐵熱電偶、鎳鈷一鎳鋁熱電偶、雙鉑鉬熱電偶，以及一些非金屬熱電偶，如熱解石墨熱電偶等5/17/202547第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.2熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類結(jié)構(gòu)：普通熱電偶，測(cè)量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；薄膜熱電偶，用于火箭、飛機(jī)噴嘴溫度測(cè)量，結(jié)構(gòu)較?。绘z裝熱電偶，用以測(cè)量狹小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、可彎曲；表面熱電偶，用于弧形表面物體測(cè)溫；消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測(cè)量。a)普通熱電偶b)薄膜熱電偶c)鎧裝熱電偶5/17/202548第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.3熱電偶測(cè)量電路通過(guò)查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)；例如K型：0℃時(shí)0mV，600℃時(shí)E=24.902mv；分度表以t=0℃作基準(zhǔn)，而實(shí)際應(yīng)用中t≠0℃；若參考端溫度不為0℃，工作端溫度為t時(shí)，由分度表可查出EA（t,0），與實(shí)際熱電勢(shì)EAB（t,t0）之間的關(guān)系可通過(guò)參考電極定律得出：5/17/202549第7章溫度傳感器7.1熱電偶

7.1.3熱電偶測(cè)量電路電路調(diào)試步驟：調(diào)零：T=0℃時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器RP2使運(yùn)放輸出為零；調(diào)增益：溫度600℃時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在6V。放大器增益為240.94，得到滿量程輸出6V（600℃）。5/17/202550一、熱電勢(shì)的測(cè)量伺服式溫度表數(shù)字式溫度表5/17/2025511.伺服式溫度表(檢流計(jì))工作原理圖工作原理5/17/202552工作原理

Ex-IRab=i∑REx—被測(cè)電勢(shì)；I,i—分別為工作電流回路和測(cè)量回路的電流；∑R-a,b間的可變電阻Rab，檢流計(jì)內(nèi)阻和電勢(shì)源Ex

的內(nèi)阻之和。令i=0,得到：Ex=Irab

可以用可變電阻觸點(diǎn)b的位置標(biāo)明被測(cè)閱電勢(shì)值5/17/2025532.數(shù)字式溫度表使用時(shí)必須注意兩點(diǎn)：

(1)熱電偶輸出的熱電勢(shì)一般都很小，在進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換前，必須經(jīng)過(guò)高增益的直流放大，常用數(shù)據(jù)放大器。

(2)熱電偶的熱電特性，一般來(lái)講都是非線性的。欲使顯示數(shù)或輸出脈沖數(shù)與被測(cè)溫度直接相對(duì)應(yīng)，必須采取線性化措施。在帶有計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)中，非線性校正(和冷端補(bǔ)償)工作，都直接由計(jì)算機(jī)完成，即所謂“軟件校正法”。但目的用得更多的是所謂“硬件校正法”，即采用非線性校正裝置，也稱“線性化器”。5/17/202554二、熱電偶的標(biāo)定標(biāo)定的目的是核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電勢(shì)一溫度關(guān)系是否符合標(biāo)準(zhǔn)，或確定非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電勢(shì)一溫度標(biāo)定曲線，也可以通過(guò)標(biāo)定消除測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。標(biāo)定方法有定點(diǎn)法和比較法。5/17/202555定點(diǎn)法是以純?cè)氐姆悬c(diǎn)或凝固點(diǎn)作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。如基準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶在630.755-1064.43℃的溫度間隔內(nèi)，以金的凝固點(diǎn)1064.43℃、銀的凝固點(diǎn)961.93℃、銻凝固點(diǎn)630.7752作為標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行標(biāo)定。比較法是將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被標(biāo)定熱電偶之間直接進(jìn)行比較，比較法又可分為雙極法，同名極法(單極法)和微差法．這里主要介紹雙極法。（1）手工標(biāo)定

5/17/20255678564321穩(wěn)壓電源220V1-調(diào)壓變壓器；2-管式電爐；3標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；4-被校熱電偶；5-冰瓶；6-切換開(kāi)關(guān)；7-測(cè)試儀表；8-試管5/17/202557雙極法標(biāo)定系統(tǒng)原理標(biāo)定鉑銠一鉑熱電偶時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被標(biāo)定熱電偶的工作端．用鉑絲捆扎在一起，插到管式爐內(nèi)的均勻溫度場(chǎng)中，冷端分別插在0℃的恒溫器中。用自耦變壓器1調(diào)節(jié)爐溫，當(dāng)爐溫到達(dá)所需的標(biāo)定溫度點(diǎn)士10℃內(nèi)，且爐溫變化每分鐘不超過(guò)0.2℃時(shí)，就可讀數(shù)。每一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)溫度的讀數(shù)不得少于四次。5/17/2025582．自動(dòng)標(biāo)定[圖(a)]電阻爐被校溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)減法器記錄儀程序控制器溫度調(diào)節(jié)器ttEtEb5/17/202559圖（b)電阻爐被校溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)函數(shù)發(fā)生器減法器記錄儀溫度調(diào)節(jié)器程序控制器tt5/17/202560圖(a)工作原理圖(a)用于同型號(hào)熱電偶的自動(dòng)標(biāo)定。它同時(shí)測(cè)量電爐溫度t，分別輸出熱電勢(shì)EB和Et，在減法器內(nèi)被比較得電勢(shì)差值△E＝Et-EB，△E輸入記錄儀進(jìn)行記錄。5/17/202561圖(b)工作原理圖(b)用于不同型號(hào)的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定，如用標(biāo)準(zhǔn)鉑鎊熱電偶標(biāo)定賤金屬熱電偶，兩者的熱電勢(shì)不能直接比較．因此，由函數(shù)發(fā)生器將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶輸出的熱電勢(shì)E`B轉(zhuǎn)換為EB，然后輸入減法器與ET相比較。5/17/202562熱電偶的傳熱誤差和動(dòng)態(tài)誤差傳熱誤差動(dòng)態(tài)誤差5/17/202563一、傳熱誤差采用熱電偶測(cè)溫與其它感溫元件一樣，是通過(guò)熱電偶與被測(cè)介質(zhì)之間的熱量交換。熱電偶吸收了被測(cè)介質(zhì)傳送來(lái)的熱量，一方面用以加熱，提高自身的溫度；同時(shí)又向周圍散失熱量。當(dāng)熱交換達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，熱電偶的測(cè)量端也就達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的溫度。但由于熱量的散失，熱電偶測(cè)量端的溫度低于被測(cè)介質(zhì)的溫度，這時(shí)熱電偶的顯示誤差稱為傳熱誤差．它是由傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射三種基本熱交換形式造成的。5/17/202564二、動(dòng)態(tài)誤差

用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，由于熱接點(diǎn)具有一定的熱容量，則熱接點(diǎn)從介質(zhì)吸收熱量后，加熱自身提高溫度到穩(wěn)定值就需要一定的時(shí)間，即熱接點(diǎn)的溫度變化，在時(shí)間上總是滯后于被測(cè)介質(zhì)的溫度變化。這種由于熱慣性引起的溫度偏差值，稱為動(dòng)態(tài)響應(yīng)誤差。5/17/202565

六．熱電偶測(cè)溫線路

熱電偶測(cè)溫時(shí),它可以直接與顯示儀表（如電子電位差計(jì)、數(shù)字表等）配套使用,也可與溫度變送器配套,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào),下圖為典型的熱電偶測(cè)溫線路。5/17/202566如用一臺(tái)顯示儀表顯示多點(diǎn)溫度時(shí),可按下圖連接,這樣可節(jié)約顯示儀表和補(bǔ)償導(dǎo)線。5/17/202567特殊情況下,熱電偶可以串聯(lián)或并聯(lián)使用,但只能是同一分度號(hào)的熱電偶,且參考端應(yīng)在同一溫度下。如熱電偶正向串聯(lián),可獲得較大的熱電勢(shì)輸出和提高靈敏度。在測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫差時(shí),可采用熱電偶反向串聯(lián)。利用熱電偶并聯(lián)可以測(cè)量平均溫度。5/17/202568（1）、單點(diǎn)溫度測(cè)量5/17/202569（2）、測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的溫度差用兩只相同型號(hào)的熱電偶，配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，反向串聯(lián)。產(chǎn)生熱電勢(shì)為ET=EAB（T1，T0）—EAB（T2，T0）顯示儀表CBADBAT2T1T0T0C5/17/202570（3）、測(cè)量平均溫度用幾只型號(hào)特性相同的熱電偶并聯(lián)在一起。儀表R1E1R2R3E2E3T2T1T3T0ET5/17/202571第7章溫度傳感器爐溫的自動(dòng)記錄(原理見(jiàn)電位差計(jì))7.1熱電偶＿應(yīng)用5/17/202572第7章溫度傳感器金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻統(tǒng)稱熱電阻。熱電阻傳感器主要有兩大類：金屬熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻廣泛用于測(cè)量-200～+850℃，少數(shù)可測(cè)1000℃。7.2熱電阻貼片式薄膜式

大功率

5/17/202573熱電阻利用感溫電阻，把測(cè)量溫度轉(zhuǎn)化成測(cè)量電阻的電阻式測(cè)溫系統(tǒng)，常用于測(cè)量200一500℃范圍內(nèi)的溫度。它是利用熱電阻和熱敏電阻的電阻率溫度系數(shù)而制成溫度傳感器的。大多數(shù)金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻率都隨溫度發(fā)生變化，都稱為熱電阻，純金屬有正的溫度系數(shù)，半導(dǎo)體有負(fù)的電阻溫度系數(shù)。用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的傳感器，分別稱為金屬電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱電阻的應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到1—5K的超低溫領(lǐng)域。同時(shí)在1000-1200℃溫度范圍內(nèi)也有足夠好的特性。5/17/202574金屬熱電阻一、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料大多數(shù)金屆導(dǎo)體的電阻，都具有隨溫度變化的特性。其特性方程式如下:

Ri＝R0[1+a(T-T0)]

式中：Ri,R0——分別為熱電阻在T和0℃時(shí)的電阻值；

a——熱電阻的電阻溫度系數(shù)(1／℃)。5/17/202575

對(duì)于絕大多數(shù)金屬導(dǎo)體，a并不是一個(gè)常數(shù)，而是溫度的函數(shù)。但在一定的溫度范圍內(nèi)，可近似地看作為一個(gè)常數(shù)。不同的金屬導(dǎo)體，a保持常數(shù)所對(duì)應(yīng)的溫度范圍不同。

5/17/202576選作感溫元件的材料應(yīng)滿足如下要求：材料的電阻溫度系數(shù)a要越大越好，純金屬的a比合金的高，所以一般均采用純金屬作熱電阻元件；在測(cè)溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定；在測(cè)溫范圍內(nèi)，a保持常數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)溫度表的線性刻度特性；具有比較大的電阻率，以利于減少熱電阻的體積，減小熱慣性.特性復(fù)現(xiàn)性好，容易復(fù)制。比較適合以上要求的材料有：鉑、銅、鐵和鎳。5/17/2025771．鉑熱電阻鉑的純度通常用W(100)表示，即:0一630.755℃:-190—0℃:對(duì)W(100)＝1.391有A＝3.96847×10-3／℃．B＝-5.847×10-7／℃2

，C＝-4.22×10-12/℃4．對(duì)W(100)＝1.389有A＝3.94851×10-3／℃.B＝-5.851×10-7/℃2

，C＝一4.04×10-12/℃4

．5/17/202578鉑電阻一般由直徑為0.05一0.07mm鉑絲繞在片形云母骨架上，鈾絲的引線采用銀線，引線用雙孔瓷絕緣套管絕緣。見(jiàn)下圖．5/17/2025795/17/202580

2．銅熱電阻

銅絲可用來(lái)制造-50－150℃范圍內(nèi)的工業(yè)用電阻溫度汁。在此溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高(a＝(4.25—4.28)×10-3／℃)．容易得到高純度材科，復(fù)制性能好。但銅易于氧化，一船只用于150℃以下的低溫測(cè)量和沒(méi)有水分及無(wú)侵蝕性介中的溫度測(cè)量。通常利用二項(xiàng)式計(jì)算在比時(shí)的銅電阻值為:RT＝R0[1十a(chǎn)(T—T0)]5/17/202581鐵和鎳這兩種金屬的電阻溫度系數(shù)較高，電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度高的的電阻溫度計(jì)。其特點(diǎn)是容易氧化、化學(xué)穩(wěn)定性差、不易提純，復(fù)制性差，而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差。目前應(yīng)用不多；分度號(hào)

GCu50Cu100Re()5350100R100/R01.425±0.0011.425±0.002精度等級(jí)ⅡⅢR0允許誤差（%）±0.1±0.1最大允許誤差（%）±（0.3×3.5）±（0.3×6.0）銅熱電阻技術(shù)特性表5/17/202582熱電阻的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般將電阻絲繞在云母、石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，經(jīng)過(guò)固定，外面再加上保護(hù)套管。但骨架性能的好壞，影響其測(cè)量精度、體積大小和使用壽命。對(duì)骨架的要求是：1）電絕緣性能好；2）在高、低溫下有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在高溫下有足夠的剛度；3）體膨脹系數(shù)要小，在溫度變化后不給熱電阻絲造成壓力；4）不對(duì)電阻絲產(chǎn)生化學(xué)作用。5/17/202583二、測(cè)量電路電阻溫度計(jì)的測(cè)量電路最常用的是電橋電路，精度較高的是自動(dòng)電橋。為消除由于連接導(dǎo)線電阻隨環(huán)境溫度變化而造成的測(cè)量誤差，常采用三線和四線連接法。下圖是三線連接法的原理圖。G為檢流計(jì)，R1、R2，R3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻Rg通過(guò)電阻為r1、r2，rg8的三根導(dǎo)線和電橋連接，r1、r2分別接在相鄰的兩臂內(nèi)，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的長(zhǎng)度和電阻溫度系數(shù)相等，它們的電阻變化就不會(huì)影響電橋的狀態(tài)。電橋在零位調(diào)整時(shí)，就使用R4＝Ra十Rt0，Rt0為熱電阻在參考溫度(如0℃)時(shí)的電阻值。三線接法中可調(diào)電阻及的觸點(diǎn)，接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。5/17/202584熱電阻測(cè)量電橋的三線連接法5/17/202585上圖為四線連接法。調(diào)零的Ra電位器的接觸電阻和檢流計(jì)串聯(lián)，這樣，接觸電阻的不穩(wěn)定不會(huì)破壞電橋的平衡和正常工作狀態(tài)。熱電阻測(cè)溫電橋的四線連接法5/17/202586熱電阻式溫度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：性能最穩(wěn)定，測(cè)量范圍廣、精度也高。特別是在低溫測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是需要輔助電源。熱容量大限制了它在動(dòng)態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用。

為避免熱電阻中流過(guò)電流的加熱效應(yīng)，在設(shè)計(jì)電橋時(shí),要使流過(guò)熱電阻的電流盡量小，一般小于10mA．5/17/202587四、熱電阻應(yīng)用舉例例1：測(cè)量真空度I恒溫容器被測(cè)介質(zhì)玻璃管鉑電阻絲5/17/202588例2：氣體成分分析儀——第i種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)——第i種氣體的百分含量——已知——可測(cè)量——可求出A——參考室——工作室5/17/202589第7章溫度傳感器近年來(lái)，幾乎所有的家用電器產(chǎn)品都裝有微處理器，溫度控制完全智能化，這些溫度傳感器幾乎都使用熱敏電阻。熱敏電阻用半導(dǎo)體材料氧化復(fù)合燒結(jié)而成主要材料有：Mn、Co、Ni、Cu、Fe氧化物，結(jié)構(gòu)分為：二端、三端、四端、直熱式、旁熱式。

7.2熱敏電阻

7.2.2熱敏電阻熱敏電阻符號(hào)

5/17/202590半導(dǎo)體熱敏電阻

一般說(shuō)來(lái)，半導(dǎo)體比金屬具有更大的電阻溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻包括正溫度系數(shù)(PTC)、負(fù)溫度系數(shù)(NTC)、臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻等幾類。

PTC熱敏電阻主要采用BaTiO3系列的材料，當(dāng)溫度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，其電阻值朝正的方向快速變化。其用途主要是彩電消滋，各種電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)，發(fā)熱源的定溫控制，也可以作為限流元件使用。5/17/202591CTR熱敏電阻采用VO2（氧化釩）系列等材料，在某個(gè)溫度值上電阻值急劇變化。其用途主要用作溫度開(kāi)關(guān)。NTC熱敏電阻具有很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)，特別適用于-100－300℃之間測(cè)溫。在點(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場(chǎng)等測(cè)量中得到日益廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也廣泛地應(yīng)用在自動(dòng)控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路中。5/17/202592一、熱敏電阻的主要特性

1．溫度特性熱敏電阻的基本特性是電阻與溫度之間的關(guān)系,其曲線是一條指數(shù)曲線，可用下式表示：

RT=AeB/TRT——溫度為T時(shí)的電阻值；

A——與熱敏電阻尺寸、形式、以及它的半導(dǎo)體物理性能有關(guān)的常數(shù)；

B——與半導(dǎo)體物理性能有關(guān)的常數(shù)；

T——熱敏電阻的絕對(duì)溫度。5/17/202593已知T1、T2對(duì)應(yīng)的電阻為R1、R2一般?。篢1=20℃T2=100℃稱B為熱敏電阻常數(shù)。5/17/202594熱敏電阻在其本身溫度變化1℃時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量，稱為熱敏電阻的溫度系數(shù)。即:代入R的導(dǎo)數(shù)及R值得熱敏電阻的電阻溫度級(jí)系數(shù)比金屬絲的高很多．所以它的靈敏度相當(dāng)高5/17/202595

2．伏—安特性在穩(wěn)態(tài)情況下．通過(guò)熱電阻的電流I與其兩端之間的電壓U的關(guān)系。稱為熱敏電阻的伏安持性。兩種情況：1.小電流（遵從歐姆定律）2.大電流5/17/202596大電流當(dāng)電流增大到一定值時(shí)，流過(guò)熱敏電阻的電流使之加熱.本身溫度升高，出現(xiàn)負(fù)阻特性。因電阻減小、即使電流增大，端電壓反而下降。其所能升高的溫度與環(huán)境條件有關(guān)。5/17/2025973．安—時(shí)特性5/17/202598二、熱敏電阻的主要參數(shù)

(1)標(biāo)稱電阻值RH，即環(huán)境溫度(25±0.2℃)時(shí)測(cè)得的電阻值，又稱冷電阻；

(2)電阻溫度系數(shù)α,即熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)電阻值的變化率，通常指溫度為20℃時(shí)的溫度系數(shù)，單位為％℃；

(3)耗散系數(shù)H，指熱敏電阻的溫度與周圍介質(zhì)的溫度相差1℃時(shí)所耗散的功率單位為W℃-1

5/17/202599

(4)熱容量C，熱敏電阻的溫度變化1℃所需吸收或釋放的熱量單位為J℃-1；

(5)能量靈敏度G，使熱敏電阻的阻值變化1％所需耗散的功率，單位為w，能量靈敏度G與耗散系數(shù)、電阻溫度系數(shù)α之間的關(guān)系為:G＝(H/α)100(6)時(shí)間常數(shù)r，亦即為熱容量C與耗散系數(shù)H之比5/17/2025100熱敏電阻的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)措施熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大.靈敏度高．熱容量小、響應(yīng)速度快．而且分辨率很高可達(dá)10-4℃；主要缺點(diǎn)是互換性差，熱電特性非線性大?？捎脺囟认禂?shù)很小的電阻與熱敏電阻串聯(lián)或并聯(lián)，使等效電阻與溫度的關(guān)系在一定的溫度范圍內(nèi)是線性。5/17/2025101NTC的線性化處理電阻網(wǎng)絡(luò)（線性化網(wǎng)絡(luò)）：精密電阻與熱敏電阻串、并聯(lián)1、串聯(lián)法ATR2、并聯(lián)法TR5/17/2025102熱敏電阻的應(yīng)用ptc熱敏電阻的應(yīng)用ntc熱敏電阻的應(yīng)用5/17/20251031.溫度補(bǔ)償對(duì)一些儀表的重要元器件進(jìn)行溫度補(bǔ)償。被補(bǔ)償元器件具有正的溫度系數(shù)。熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)。R2R1被補(bǔ)償元件5/17/20251042.家電控溫溫度過(guò)高，RT減小，T截止，K失電，K1斷開(kāi)。負(fù)載失電。若RT為正溫度系數(shù)，RW與RT對(duì)調(diào)即可。KD10K9013RTK1220V5/17/2025105例3：測(cè)流速例4：熱電式繼電器JA——熱敏電阻——平衡電阻電橋平衡電橋失衡T正常：Rt

較大、BG不導(dǎo)通、

J不吸合T升高：Rt

減小、BG導(dǎo)通、

J吸合應(yīng)用：電機(jī)過(guò)熱保護(hù)5/17/2025106ptc熱敏電阻的應(yīng)用(1)

(加熱控制電路）5/17/2025107ptc熱敏電阻的應(yīng)用(2)(穩(wěn)流電路）5/17/2025108ntc熱敏電阻的應(yīng)用(控溫電路）5/17/2025109第7章溫度傳感器7.2熱敏電阻

7.2.3熱敏電阻的應(yīng)用圖是一恒溫電路，A為比較器，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到T℃時(shí)，輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)溫控制。

同相端輸入有RP1、R2、R3分壓確定作比較電平，RP可調(diào)節(jié)比較器的比較電平，從而調(diào)節(jié)所需控制溫度。熱敏電阻的恒溫控制電路5/17/2025110第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理集成溫度傳感器利用PN結(jié)的電流、電壓特性與溫度的關(guān)系測(cè)溫，一般測(cè)量溫度范圍在150℃以下。集成溫度傳感器把熱敏晶體管和外圍電路、放大器、偏置電路及線性電路制作在同一芯片上；利用發(fā)射極電流密度在恒定比率下工作的晶體管對(duì)的基極—發(fā)射極之間電壓VBE的差與溫度呈線性關(guān)系。5/17/2025111一、溫敏二極管理想二極管而——與遷移率有關(guān)的常數(shù)——絕對(duì)溫度0K時(shí)的禁帶寬度，單位：eV式中——正向電流——飽和電流——電子電荷——玻爾茲曼常數(shù)——絕對(duì)溫度，單位：K式中：——正向電壓5/17/2025112

-500255075100125150700

6005004003002001000溫度℃UF（mV）負(fù)溫度系數(shù)二、溫敏三極管理想二極管擴(kuò)散電流、復(fù)合電流、表面電流發(fā)射結(jié)正向電壓NPN：式中5/17/2025113溫敏晶體管虛地集電極電流恒定集電極電流完全由擴(kuò)散電流組成三、集成溫度傳感器溫敏晶體管輔助電路優(yōu)點(diǎn)：體積小、成本低理想線性輸出5/17/2025114

集成溫度傳感器按輸出信號(hào)可分為電壓型和電流型兩種。電壓型的溫度系數(shù)約為10mv／℃；電流型的溫度系數(shù)約為1μA／℃．這就很容易從它們輸出信號(hào)的大小換算成絕對(duì)溫度、而且其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。5/17/2025115第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理

圖為是絕對(duì)溫度比例電路（PTAT）

V1、V2是兩只互相匹配的溫敏晶體管，

I1、I2是集電極電流，由恒流源提供，

ΔVbe是兩個(gè)晶體管發(fā)射極和基極之間電壓差。集成溫度傳感器基本電路原理圖

5/17/2025116第7章溫度傳感器1）電壓輸出型輸出電壓正比于絕對(duì)溫度，V1、V2的發(fā)射結(jié)壓降之差全部落在電阻R1上，流過(guò)R1上電流為：

7.3集成溫度傳感器

7.3.2集成溫度傳感器信號(hào)輸出方式電壓輸出型電路電路輸出為：

可見(jiàn)輸出電壓U0與絕對(duì)溫度T成正比關(guān)系5/17/2025117第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.2集成溫度傳感器信號(hào)輸出方式2）電流輸出型V1、V2是結(jié)構(gòu)對(duì)稱的晶體管作為恒流源負(fù)載，V3、V4是測(cè)溫用晶體管，V3發(fā)射結(jié)面積是V4管的8倍（γ=8），流過(guò)電路的總電流是：若R=358Ω，電路輸出溫度系數(shù)為：

電流輸出型電路5/17/2025118第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.3AD590集成溫度傳感器

電流輸出型典型集成溫度傳感器有AD590（美國(guó)AD公司生產(chǎn)），國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品SG590。器件電源電壓4～30V，測(cè)溫范圍-50～+150℃。AD590引腳和內(nèi)部電路原理圖5/17/2025119每增加1℃，它會(huì)增加1μA輸出電流

在室溫25℃時(shí)，其輸出電流Iout=（273+25）=298μA。

5/17/2025120第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.3AD590集成溫度傳感器

AD590在溫度25℃（298.2K）時(shí)，理想輸出為298.2μA，實(shí)際存在誤差，可通過(guò)電位器調(diào)整，使輸出電壓滿足1mV/K的關(guān)系。AD590典型應(yīng)用5/17/2025121第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.3AD590集成溫度傳感器AD590典型應(yīng)用5/17/2025122第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.1AD590集成溫度傳感器AD590典型應(yīng)用5/17/2025123第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.3AD590集成溫度傳感器AD590典型應(yīng)用5/17/2025124測(cè)量溫度5/17/2025125原理

AD590上接入一個(gè)大于十4v的電壓后，其輸出電流將正比于絕對(duì)溫度。

0℃溫度時(shí)，輸出電流為273.2μA，溫度每變化1℃，輸出電流變化lμAAD590的輸出電流通過(guò)10kΩ電阻變?yōu)殡妷盒盘?hào)，其單位為10mV／℃

因0℃時(shí)10kD電阻上已有2.732V的電壓輸出，所以必須設(shè)置一偏置電壓(由W1上取出)使0℃時(shí)輸出電壓為零。5/17/2025126這樣當(dāng)AD590的環(huán)境溫度大于0℃時(shí)，顯示正的溫度數(shù)值；環(huán)境溫度小于0℃時(shí)，顯示負(fù)的溫度數(shù)值。測(cè)量系統(tǒng)的精度取決于AD590的精度，采用AD590I，經(jīng)零點(diǎn)和滿量程點(diǎn)校推后，精度優(yōu)于0.5級(jí)。調(diào)校方法是使顯示對(duì)應(yīng)滿度值。整個(gè)儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、體積小、重量輕、功耗低、測(cè)量精度高，維護(hù)使用方便。5/17/2025127第7章溫度傳感器7.3集成溫度傳感器

7.3.4基于1-WIRE總線的DB18B20型智能溫度傳感器DB18B20引腳5/17/2025128DS1820原理

美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820，可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。由于每片DS1820含有唯一的串行序列號(hào)，所以在一條總線上可掛接任意多個(gè)DS1820芯片。從DS1820讀出的信息或?qū)懭隓S1820的信息，僅需要一根口線（單總線接口）。讀寫(xiě)及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無(wú)需額外電源。DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無(wú)需任何外圍硬件。

5/17/2025129

１、DS1820的特性

單線接口：僅需一根口線與MCU連接；

無(wú)需外圍元件；

由總線提供電源；

測(cè)溫范圍為-55℃～125℃，精度為0.5℃；

九位溫度讀數(shù)；

A/D變換時(shí)間為200ms；

用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報(bào)警值，且能夠識(shí)別具體報(bào)警傳感器。

5/17/2025130

2、DS1820的工作原理

圖為DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口