关于温度传感器的文献综述.
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温度传感器的发展应用综述温度传感器是工业生产中最常见的传感器类型。
它将物体的温度转换成电信号输出,具有结构简单、测量范围广、稳定性好、精度高的优点。
温度传感器主要有热敏电阻、热电偶和集成形,且他们的制造方法各不相同。
总的来说,它的发展已经从模拟分离和集成阶段过渡到智能阶段。
今天,温度传感器不仅仅是温度输出信号,而是综合的湿度测量信号,且其信号输出也由原来的单一信号变成多样化的输出形式,可以进行远距离通信,可以根据需要对测量的温度进行记录、设置上限报警和自控控制等多种功能。
以下介绍温度传感器的发展与应用。
1 溫度传感器的发展情况1.1温度传感器的发展历程温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段:(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件);(2)模拟集成温度传感器/控制器;(3)智能温度传感器。
国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向,以及开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
1.2温度测量的最新进展目前,虽然主要温度传感器的技术,如热电偶、热电阻温度传感器和辐射温度计等技术已经发展的相当成熟了,但它只可用于在传统的应用并不能满足现有要求的许多领域,尤其是在高科技领域。
因此,各国专家正在竞争开发新型温度传感器,自己特殊实用的温度测量技术。
热电偶是一种传统的温度传感器,用途广泛。
近年来,一种新的温度测量技术被开发出来,其在火灾报警中具有独特的应用。
这种新型的温度传感器被称为特种测温热敏电缆,又被称为连续热电偶(或寻热式热电偶)。
2 温度传感器在生产生活中的应用2.1温度传感器在军工业制造中的应用在军工业中,用到温度传感器的有:军用的,大炮,导弹,火箭,无人探测机,消防坦克,航空航天等一系列军用物资。
工业用的有:火电核电、制造业、机械制造、玻璃陶瓷、塑料橡胶、酿酒、制药、食品、烟草、冶金冶炼、石油化工、轻工纺织、水处理、等工业行业。
2.2温度传感器在日常生活中的应用在日常生活中主要有人体测温、空调、微波炉、烤箱、热水器等等一些生活用品。
分辨率可编程单总线数字温度传感器——DS18B201 概述1.1 特性:⏹独特的单总线接口,只需一个端口引脚即可实现数据通信⏹每个器件的片上ROM 都存储着一个独特的64 位串行码⏹多点能力使分布式温度检测应用得到简化⏹不需要外围元件⏹能用数据线供电,供电的范围3.0V~5.5V⏹测量温度的范围:-55℃~+125℃(-67℉~+257℉)⏹从-10℃~+85℃的测量的精度是±0.5℃⏹分辨率为9-12 位,可由用户选择⏹在750ms 内把温度转换为12 位数字字(最大值)⏹用户可定义的非易失性温度报警设置⏹报警搜索命令识别和针对设备的温度外部程序限度(温度报警情况)⏹可采用8 引脚SO(150mil)、8引脚μSOP和3引脚TO-92 封装⏹软件兼容DS1822⏹应用范围包括:恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计和任何的热敏系统图1 DS18B20引脚排列图1.2 一般说明DS18B20数字温度计提供9至12位的摄氏温度测量,并具有非易失性的用户可编程触发点的上限和下限报警功能。
DS18B20为单总线通信,按定义只需要一条数据线(和地线)与中央微处理器进行通信。
DS18B20能够感应温度的范围为-55~+125℃,在-10~+85℃范围内的测量精度为±0.5℃,此外,DS18B20 可以直接从数据线上获取供电(寄生电源),而不需要一个额外的外部电源。
每个DS18B20都拥有一个独特的64位序列号,因此它允许多个DS18B20作用在一条单总线上,这样,可以使用一个微处理器来控制许多DS18B20分布在一个大区域。
受益于这一特性的应用包括HAVC 环境控制、建筑物、设备和机械内的温度监测、以及过程监测和控制过程的温度监测。
注意: A "+"符号在封装上也标有图2 订购信息表1 DS18B20详细引脚说明* 表中所有未列出的引脚都是NC (空接)2 工作原理及功能2.1 温度测量DS18B20 的核心功能是它的直接数字温度传感器器,其分辨率可由用户配置为9、10、11 或者12 位,相应的增量值分别0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。
温度是表示物体冷热程度的物理量,在工业生产,国防科技,科研以及办公室设备自动化领域中,温度是一种非常重要的数据。
同时对温度的测量,检测和控制成了一个不得不关注的课题。
本文从多方面对温度是如何检测和控制的,以及温度采样和温度标校以及分析进行了全面的综述。
1 温度控制系统温度控制系统是保证环境控制系统中某部位或空间的介质温度或壁面温度在规定的范围内,以满足座舱或设备舱热力要求的成套调控设备,也称为温控系统。
它的主要功能有以下几个方面:○1,温度检测:可采用DS18B20数字温度传感器或者AD590等温度传感器作为检测端,以A T89S52或其它微控制芯片作为MCU,还可以利用VB实现PC与单片机通信交互界面。
○2,具有显示功能:利用数码管或者液晶显示屏显示温度。
○3,具有报警功能。
○4,具有用户输入功能:利用键盘输入对温度进行上下限设置和复位等等。
○5,具有自动加热保护功能的安全性要求。
○6,整套仪器可靠性好,不易出故障。
正是由于其功能的强大,在现实生活中,温控系统的应用十分广泛,工业中电阻加热炉的温控系统,大棚生产的温度控制,啤酒发酵温度控制系统,水电解制氢中的温度控制等等,这些无一不是通过温控系统进行着。
整体上,我国的温控系统与国外比较还是相对落后的,占主导地位的是仪表控制。
这种控制由人工选择,控制精度也依赖于试验者调节。
2 铂电阻温度传感器温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量,通过研究发现,金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性,利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。
铂电阻温度传感器精度高,稳定性好,应用温度范围广,是中低温区(-200~650℃)最常用的一种温度检测器,不仅广泛应用于工业测温,而且被制成各种标准温度计(涵盖国家和世界基准温度)供计量和校准使用。
温度传感器应用及发展论文温度传感器是一种用于测量环境温度的设备,广泛应用于工业、农业、医疗、航空航天等领域。
本文将探讨温度传感器的应用及其发展趋势。
首先,温度传感器在工业领域的应用非常广泛。
工业生产过程中,许多设备和材料的性能受温度影响较大,因此需要实时监测和控制温度。
温度传感器可以用于监测炉温、冷却水温度、液体流体温度等,以确保工业生产的稳定性和安全性。
此外,温度传感器还可以用于监测电子设备的温度,防止过热导致设备损坏。
其次,温度传感器在农业领域也有重要的应用。
农作物的生长和发育受温度影响较大,因此需要实时监测和控制温度,以提供适宜的生长环境。
温度传感器可以用于监测温室内外的温度,帮助农民调节温室内的温度,提高农作物的产量和质量。
此外,温度传感器还可以用于监测土壤温度,帮助农民合理安排灌溉和施肥,提高农作物的生长效率。
此外,温度传感器在医疗领域也有重要的应用。
医疗设备和药品的存储和运输过程中,温度的控制非常重要。
温度传感器可以用于监测药品和疫苗的温度,确保其在适宜的温度范围内保存和运输,以保证其有效性和安全性。
此外,温度传感器还可以用于监测患者的体温,帮助医生及时发现和处理患者的疾病。
最后,温度传感器的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先,随着物联网技术的发展,温度传感器将更加智能化和网络化。
传感器可以通过无线网络与其他设备进行通信,实现远程监测和控制。
其次,温度传感器将更加小型化和集成化。
传感器的体积将更小,功耗更低,可以更方便地嵌入到各种设备中。
再次,温度传感器的精度和稳定性将得到进一步提高。
传感器的测量精度将更高,能够更准确地反映温度变化。
此外,传感器的稳定性也将得到提高,能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
最后,温度传感器将更加多样化和多功能化。
传感器将具备多种测量模式和功能,以满足不同领域的需求。
综上所述,温度传感器在工业、农业、医疗等领域有着广泛的应用。
随着物联网技术的发展,温度传感器将更加智能化、小型化、精确化和多功能化。
温度传感器论文摘要本论文研究了温度传感器在工业自动化领域中的应用。
首先介绍了温度传感器的原理和分类。
然后详细讨论了温度传感器在自动化控制系统中的作用。
接着探讨了温度传感器的性能指标以及影响温度传感器精度的因素。
最后,通过实验验证了温度传感器的可靠性和精度。
引言温度是一个重要的物理量,在工业生产和实验研究中具有广泛的应用。
温度传感器作为测量温度的主要工具,其在工业自动化领域中起到了至关重要的作用。
本论文旨在研究温度传感器的原理和应用,以及其在自动化控制系统中的作用。
温度传感器的原理和分类温度传感器是一种能够将物理量(温度)转换成电信号的装置。
根据原理的不同,温度传感器可以分为电阻式温度传感器、热电偶和热敏电阻等多种类型。
电阻式温度传感器电阻式温度传感器是利用材料的温度对电阻值产生影响的原理来测量温度的。
常见的电阻式温度传感器有铂电阻温度传感器(PT100)、铜电阻温度传感器(CT100)等。
其中,PT100是一种常用的高精度温度传感器,广泛应用于温度测量领域。
热电偶热电偶是利用两种不同金属的热电效应来测量温度的。
它由两段不同金属的导线组成,两段导线的接触处称为冷端,另一端则称为热端。
当热电偶的热端与被测温度相接触时,产生的温差会在电压表上显示出热电动势,进而推算出温度。
热敏电阻热敏电阻是指在不同温度下电阻值发生变化的电阻。
常见的热敏电阻有二极管热敏电阻和热敏电阻。
热敏电阻的工作原理是基于半导体材料的特性,通过测量电阻值来间接反映温度。
温度传感器在自动化控制系统中的作用温度传感器在自动化控制系统中扮演着非常重要的角色。
它可以实时感知环境温度,并将温度信号转换为电信号输送给控制器。
控制器根据温度传感器的反馈信号来调整系统的工作状态,以达到设定温度的目标。
温度传感器的准确性和稳定性对系统的控制精度至关重要,因此选择合适的温度传感器对系统性能至关重要。
温度传感器的性能指标精度精度是指温度传感器输出值与真实温度之间的误差。
传感器技术文献综述1. 介绍传感器是一种能够将物理量转换为电信号的器件。
它是现代科技中不可或缺的一部分,广泛应用于各种领域,包括环境监测、医学、交通等。
本文将对传感器技术的发展历史、分类和应用领域作一综述。
2. 发展历史20世纪初,发明了第一个传感器——灵敏度振动计。
然而,真正引起人们关注的是20世纪60年代,当时出现了麦克风、光学传感器等新型传感器。
这些传感器体积小、灵敏度高,可以用于多种场合。
后来,微机电系统(MEMS)的发明为传感器技术的发展提供了新的机遇。
由于MEMS的出现,传感器变得越来越小,成本也越来越低,同时灵敏度也大大提高。
3. 分类传感器根据测量的物理量不同可以分为以下几类:3.1 温度传感器温度传感器是测量温度的设备。
目前主要有两种温度传感器:接触式和非接触式。
前者需要接触被测物体表面,通过测量接触表面的温度来计算物体整体温度。
后者则不需要接触,通过辐射、红外等方式来测量,广泛应用于炉温监测、生产自动化等领域。
3.2 湿度传感器湿度传感器是测量空气中相对湿度的设备。
传感器测量和输出空气中水分含量的比例。
广泛应用于气象、农业、制造和航空等众多领域。
3.3 光学传感器光学传感器是通过测量物体对光的反应来测量距离、形状、颜色等物理量的设备。
在汽车、机器人、工业自动化、航空等领域有广泛应用。
3.4 加速度传感器加速度传感器是测量物体加速度的设备。
当受到加速度时,传感器会输出与加速度大小成正比的电信号。
广泛应用于测量设备运动状态和振动等领域。
3.5 压力传感器压力传感器是测量物体压力的设备。
它通过压敏材料、电容和电阻的变化来测量压力。
广泛应用于汽车制造、制药业、医疗、空气压缩机、工业自动化控制等领域。
3.6 运动传感器运动传感器是测量物体运动状态的设备。
传感器可用于测量物体的加速度、角速度和地磁场。
广泛应用于移动设备、健身设备以及运动医疗等领域。
4. 应用领域传感器技术的应用范围非常广泛,涉及环境监测、农业、医疗、制造业、车载电子、智能家居等多个领域。
温度检测技术文献综述1 温度检测的意义温度是一个非常重要的物理量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。
温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。
因此对温度的检测的意义就越来越大。
温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中,得到了广泛应用。
在工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产能够顺利的进行,产品的质量才能够得到充分的保证。
使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行,从而提高企业的生产效率。
2 接触式测温方法原理及特点接触式测温方法包括膨胀式测温、电量式测温和接触式光电、热色测温等几大类。
接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触,一般测量的是被测对象和传感器的平衡温度,在测量时会对被测温度有一定干扰。
2.1 电量式测温方法电量式测温方法主要利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行温度测量,包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。
热电偶的原理是两种不同材料的金属焊接在一起,当参考端和测量端有温差时,就会产生热电势,根据该热电势与温度的单值关系就可以测量温度。
热电偶具有结构简单,响应快,适宜远距离测量和自动控制的特点,应用比较广泛。
热电阻是根据材料的电阻和温度的关系来进行测量的,输出信号大,准确度比较高,稳定性好,但元件结构一般比较大,动态响应较差,不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。
热敏电阻是一种电阻值随温度呈指数变化的半导体热敏感元件,具有灵敏度高、价格便宜的特点,但其电阻值和温度的关系线性度差,且稳定性和互换性也不好。
石英温度传感器是以石英晶体的固有频率随温度而变化的特性来测量温度的。
石英晶体温度传感器稳定性很好,可用于高精度和高分辨力的测量场合。
随着电子技术的发展,可以将感温元件和相关电子线路集成在一个小芯片上,构成一个小型化、一体化及多功能化的专用集成电路芯片,输出信号可以是电压、频率,或者是总线数字信号,使用非常方便,适用于便携式设备。
热电偶温度传感器参考文献以下是一些关于热电偶温度传感器的常见参考文献,这些文献涵盖了热电偶的基本原理、应用、特性及相关技术方面的知识:1."Temperature Measurement" by J. M. Steele•作者J. M. Steele 对温度测量原理进行了深入讲解,包括热电偶的工作原理、应用及相关技术。
这本书是温度测量领域的经典教材之一。
2."Temperature Measurement Handbook" by A. C. M. Tam•该手册提供了关于温度测量各种方法的综合概述,其中包括了热电偶原理和应用的内容,对于了解温度传感器具有很好的参考价值。
3."Industrial Temperature Measurement" by Z. K. Spakovszky•该书专注于工业领域中的温度测量技术,包括热电偶传感器的应用和优缺点。
4."Thermocouples: Theory and Properties" by I. Berge•作者I. Berge 阐述了热电偶的理论和特性,对热电偶的原理和工作方式进行了详细解释。
5."Temperature Measurement, Second Edition" by T. Dooley•这本书提供了关于温度测量技术的广泛知识,其中涵盖了热电偶传感器的原理和应用。
6."Handbook of Temperature Measurement, Volume 3: The Theory and Practice ofThermoelectric Thermometry" by A. J. Morris•这本手册讨论了热电偶传感器的理论和实践应用,包括了其在温度测量领域中的重要性和应用范围。
这些参考文献提供了关于热电偶温度传感器原理、应用、特性以及温度测量领域的深入知识。
数字温度计文献综述文献综述————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:数字温度计文献综述摘要:随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,可手动设置温度上下报警值,温度超出所设报警值能够报警并显示当前温度。
该电路设计新颖、功能强大、结构简单。
控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20。
关键词:单片机温度控制AT89S51 DS18B20文献[1] 随着经济的发展,科技的突飞猛进,芯片技术也取得了飞速发展,这就使单片机技术在各种民用和工业测控等领域得到更为广泛应用。
包括安全控制、娱乐系统、传统的工业控制中的电机控制、温控系统、仪表设备、楼宇自控系统、数据采集系统等;单片机凭借其低成本、高性能的不可替代优势,已成为微电脑控制的主力军。
单片机更重要的意义在于其应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法.以前采用硬件电路实现的大部分控制功能,正在用单片机通过软件方法来实现。
以前自动控制中的PID调节,现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。
这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术.随着单片机应用的推广,微控制技术将不断发展完善。
文献[2] 单片机集成越来越多资源,内部存储资源日益丰富,用户不需要扩充资源就可以完成项目开发,不仅是开发简单,产品小巧美观,同时系统也更加稳定,目前该方向即是发展为SOC(片上系统)。
单片机抗干扰能力加强,使的它更加适合工业控制领域,具有更加广阔的市场前景.单片机提供在线编程能力,加速了产品的开发进程,为企业产品上市赢得宝贵时间。
现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
温度传感器的论文温度传感器设计论文简述半导体温度传感器设计摘要:传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。
半导体传感器是利用某些半导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的。
半导体具有很宽的温度反应特性,各种半导体的温度反应区段不同。
关键词:半导体温度传感器一、温度传感器原理温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关。
温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。
温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。
在半导体技术的支持下,相继开发了半导体热电偶传感器、PN 结温度传感器和集成温度传感器。
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。
1、接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。
温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。
一般测量精度较高。
在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。
但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。
2、非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。
这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。
非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。
对于1800℃以上的高温,主要采用非接触测温方法。
随着红外技术的发展,辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已采用,且分辨率很高。
二、智能温度传感器发展的新趋势进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
温度传感器简单概述摘要温度是表征物体冷热程度的物理量。
在工农业生产和日常生活中,对温度的测量始终占据着重要的地位。
温度传感器应用范围之广,使用数量之大,也高居各类传感器之首。
且它的发展大致经历了传统的分立式温度传感器,模拟集成温度传感器/控制器,智能温度传感器这三个阶段。
目前,温度传感器正向着单片集成化、智能化、网络化和单片系统化的方向发展。
关键词温度温度传感器传感器智能化目录摘要 (I)目录 (I)1前言 (1)2 传感器的介绍 (2)2.1传感器的概念 (2)2.2传感器的分类 (2)3 温度传感器的发展阶段 (3)3.1分立式温度传感器 (3)3.2模拟集成温度传感器 (3)3.3模拟集成温度控制器 (4)3.4智能温度传感器 (4)4 温度传感器的发展趋势 (5)5 结语 (7)参考文献 (8)1 前言蔬菜的生长与温度息息相关,对于蔬菜大棚来说,最重要的一个管理因素是温度控制。
温度太低,蔬菜就会被冻死或则停止生长,所以要将温度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。
如果仅靠人工控制既费时费力, 效率低,又容易发生差错,为此,在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温度自动控制系统,来监控采集大棚内各个角落的温度变化情况,以控制蔬菜大棚温度,适应生产需要。
要时刻对蔬菜大棚的温度进行测量,就离不开温度传感器。
在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1℃。
国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5 ~0.0625℃。
由美国DALLAS半导体公司新研制的 DS1624型高分辨力智能温度传感器,能输出13位二进制数据,其分辨力高达0.03125℃,测温精度为±0.2℃。
为了提高多通道智能温度传感器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。
进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
目前,智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化,所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、2I C总线、SMBus总线和SPI总线。
温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。
温度传感器的应用范围很广,它不仅广泛应用于日常生活中,而且也大量应用于自动化和过程检测控制系统。
温度传感器的种类很多,根据现场使用条件,选择恰当的传感器类型才能保证测量的准确可靠,并同时达到增加使用寿命和降低成本的目的。
2 传感器的介绍随着现代科技的发展,传感器技术的应用越来越广泛。
其中,在传感器家族中占有重要地位的成员---温度传感器的应用也深入了各个领域。
2.1 传感器的概念从广义上讲,传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置;简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
所以传感器由信号感受器和信号转换器组成,它能够感受一定的信号并将这种信号转换成信息处理系统便于接收和处理的信号(如电信号和光信号),有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号,本身就构成传感器。
2.2 传感器的分类传感器分类方法很多,常用的有两种。
第一种温度传感器按传感器于被测介质的接触方式可分为两大类:一类是接触式温度传感器,一类是非接触式温度传感器。
接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触,通过热传导及对流原理达到热平衡,这时的示值即为被测对象的温度。
这种测温方法精度比较高,并在一定程度上还可测量物体内部的温度分布,但对于运动的、热容量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象,这种方法将会产生很大的误差。
非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。
目前最常用的是辐射热交换原理。
此种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象,也可测温度场的温度分布,但受环境的影响比较大。
第二种按照温度传感器输出信号的模式,可大致划分为三大类:数字式温度传感器、逻辑输出温度传感器、模拟式温度传感器。
3 温度传感器的发展阶段温度传感器,使用范围广,数量多,居各种传感器之首。
温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段:传统的分立式温度传感器,模拟集成温度传感器/控制器,智能温度传感器。
3.1 分立式温度传感器传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器,均属于分立式温度传感器,传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。
此类传感器通常要配温度变送器,以获得标准的模拟量(电压或电流)输出信号。
使用时还需配上二次仪表,才能完成温度测量及控制功能。
其主要缺点是外围电路比较复杂、测量精度较低、分辨率不高、需经行温度校正,如热电偶传感器。
热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器,它与被测对象直接接触,不受中间介质的影响,具有较高的精度;测量范围广,可从-50~1600℃进行连续测量。
这类传感器输出模拟电压或电流信号,信号范围各异,要经过复杂的调理电路和A/D 转换才能与单片机相连接。
另外它们的体积较大,使用也不够方便。
因此,分立式温度传感器逐渐被淘汰。
3.2 模拟集成温度传感器模拟集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺制成的,因此又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。
这类温度传感器也输出模拟电压或电流,但输出信号比较规范,一般经过简单处理和A/D转换就可以与单片机相连接。
它是目前国内外应用最普遍的一种集成传感器。
典型产品有AD590,AD592,LMP17,LM135等。
根据输出方式的不同,模拟集成温度传感器可以划分5类:(1)电流输出式集成温度传感器的特点是输出电流与热力学温度成正比,电流温度系数K的单位是µA/K。
典型产品有AD590、AD592、HTS1和TMP17。
(2)电压输出式集成温度传感器的特点是输出电压与热力学温度成正比,电压温度系数KV的单位是µV/K。
典型产品有LM334、LM35和LM34A。
(3)周期输出式集成温度传感器的特点是输出方波的周期与热力学温度成正比,周期温度系数KT的单位是us/K。
典型产品有MAX6576。
(4)频率输出式集成温度传感器的特点是输出方波频率与热力学温度成正比,频率温度系数Kf的单位是Hz/K。
典型产品有MAX6577。
(5)比率输出式集成温度传感器的特点是输出电压不仅与温度有关,还与电源电压的实际值与标称值的比率成正比,因此可以消除因电源电压存在偏差或在工作过程中发生波动而引起的误差。
典型产品有AD22100和AD22103。
其中后三者属于增强型模拟集成温度传感器。
3.3模拟集成温度控制器模拟集成温度控制器主要包括温度开关、可编程温度控制器,典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序,这与智能温度传感器有某些相似之处,但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是二者的主要差别。
3.4 智能温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。
智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶,它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。
且它输出的是数字信号,可以直接同单片机相连接,具有克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端的优点。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D传感器、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、随机存取存储器和只读存储器。
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,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。
目前,国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。
4 温度传感器的发展趋势进入21世纪之后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
(1)提高测温精度和分辨力21世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1℃。
目前,国外已相继推出多种高速度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5~0.0625℃。
为了提高多通道智能温度传感器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。
(2)不断增加测试功能新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。
例如,DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟,使其功能更加完善。
DS1624还增加了存储功能,利用芯片内部256字节的E2PROM存储器,可存储用户的短信息。
另外,智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。
智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。
对某些智能温度传感器而言,主机还可以通过相应的寄存器来设定其A/D转换速度、分辨率及最大转换时间。
(3)总线技术的标准化与规范化与此同时,智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化。
目前所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、2I C总线、SMBus总线和SPI总线。
第一种属于一线串行总线,第二、三种属于二线串行总线,第四种则为三线串行总线。
上述温度传感器作为从机,可通过专用总线接口与主机经行通信,由于它们的总线接口符合标准化、规范化设计,使用户操作起来更加简便。
(4)可靠性及安全性设计传统的 A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其缺点是噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差,分辨率较低、成本较高,线性度也不够理想。
为了提高传感器的抗干扰能力,新型智能温度传感器普遍采用了高性能的∑-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声整形和数字滤波器技术,来提高有效分辨力。
∑-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对外围元件的精度要求低;由于采用数字反馈方式,因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。
这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。
(5)开发虚拟温度传感器和网络温度传感器虚拟传感器是基于传感器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成的。