第一章824(传感器原理与应用)课件.ppt
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- 第一章 824 传感器 原理 应用 课件
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1、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料,加
2、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 lnRT1/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
3、料电阻率决定于载流子浓度和迁移率。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 1000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
4、专业术语 温度系数 热敏电阻的温度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
5、在最大工作电压Vmax以下的供电电压.通常 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
6、传感器应用 自动延时 电阻式温度传感器应用 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
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