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传统温度传感器定义(传统温度传感器定义标准)

来源:www.haichao.net  时间:2023-04-03 02:51   点击:261  编辑:admin   手机版

一、什么是传统传感器?

1、光传感器:光传感器利用的是光生伏特效应,这种效应是通过光的照射,将半导体PN结处所产生的电压、电流作为输出加来检测。

2、温度传感器:温度传感器通常用于检测温度的物理效应之中,它是利用有机半导体的电阻随着温度的变化来作为温度传感器.。另外,还利用介电常数与压电常数的变化,来检测它的共振频率的变。

3、压力传感器:压力传感器一般都是利用某种压阻的效应,也就是在压力施加于电阻体上时,能将它的电阻值发生变化,这种变化主要是因为受压后的电子迁移率会发生变化。

4、磁传感器:磁传感器是利用霍尔效应的元件,在一半导体的薄片两端间接通电流,倘若在薄片垂直的方向外面加上磁场,那么载流子会在罗伦兹力的作用下,将方向移动。

5、气体传感器:气体传感器实际主要利用的是气体吸附效应,当它表面吸附到气体分子时,气体分子与烧结体之间会发生电子交换的现象。通常还原性气体中电阻值会减少,而氧化性气体中电阻值则会增加。

传感器属于一种检测装置,它能将感受到的信息变换成电信号或是以其他所需形式的信息输出。

二、温度传感器的发展愿景?

近十年来,为了适应工业上精度要求高,极端条件,微型化以及芯片上高度集成等的需求,研发出了模拟集成温度传感器与智能温度传感器。

1、模拟集成温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的,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等功能。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度、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,不需要进行非线性校准,外围电路简单。与传统分立温度传感器相比,集成温度传感器有着明显的优势。传统温度传感器大多是基于分立的感温元件,例如pt100,这种类型的温度传感器需要一定的外围电路来测量。对于现在高集成度的电子产品来说,这显然是不太实用和方便的。当然,集成温度传感器相对于分立传感器来说也有本事固有的缺点:测量精度受工艺波动的限制。在学术界虽然己经有较高精度的CMOS集成温度传感器的文献发表(±0.1°C)。但是由于TRIM成本较高,并不能完全应用于实际的大规模量产中。考虑到实际应用的需要,并不是所有的应用都需要到达如此精度,

2、智能温度传感器

智能温度传感器(亦称数字温度传感器)与各种微处理器结合,连接到网络中,通过智能理论(人工智能技术、神经网技术、模糊技术等)对采样数据进行处理,形成带有信号处理、温度控制、逻辑功能等一系列功能的智能温度传感器。智能温度传感器是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU),并且可通过软件来实现测试功能,其智能化取决于软件的开发水平。智能温度传感器发展的新趋势:

1提高测温精度和分辨力

2增加测试功能

3总线技术的标准化与规范化

4可靠性及安全性设计

5虚拟温度传感器和网络温度传感器

温度传感器发展愿景:

近年来,我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长,带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的最重要一类,占整个传感器总需求量的40%以上[8]。温度传感器用途十分广阔,可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。但是随着工业生产效率的不断提高,自动化水平与范围的不断扩大,对温度传感器的要求也越来越高,智能温度传感器虽然能够做到高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性,但是仍有很多技术限制有待解决,比如所开发虚拟传感器和网络传感器、单片测温系统等。因此,笔者预计在将来,随着智能温度传感器的普及、成本的降低和技术瓶颈的突破,其将会取代传统的传感器的地位,但是如今距离那一步仍有很长的一段路要走。

三、温度传感器是什么?

温度传感器 temperature transducer

定义:利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。现代的温度传感器外形非常得小,这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中,也为我们的生活提供了无数的便利和功能。

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。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

工作原理:

1、温度传感器工作原理--热电偶

两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。

当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。

2、温度传感器工作原理--红外温度传感器

在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75~100μm 的红外线,红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

SMTIR9901/02是一款现在市场上应用比较广的红外传感器,它是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上,底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量,高温接点上面的黑色吸收层将入射的放射线转化为热能,由热电效应可知,输出电压与放射线是成比例的,通常热电堆是使用BiSb和NiCr作为热电偶。

3、温度传感器工作原理--模拟温度传感器

AD590是一款电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,输出电流223μA~423μA,灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时,R两端的电压可作为输出电压。R的阻值不能取得太大,以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到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。

.4、温度传感器工作原理--数字式温度传感器

它采用硅工艺生产的数字式温度传感器,其采用PTAT结构,这种半导体结构具有精确的,与温度相关的良好输出特性。PTAT的输出通过占空比比较器调制成数字信号,占空比与温度的关系如下式:DC=0.32+0.0047*t,t为摄氏度。输出数字信号故与微处理器MCU兼容,通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比,即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺,分辨率优于0.005K。测量温度范围-45到130℃,故广泛被用于高精度场合。

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