溫度有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。
1、熱電偶的工作原理
當有兩種不同的導體和半導體A和B組成一個回路,其兩端相互連接時,只要兩結點處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為TO,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,則回路中就有電流產生,即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產生電動勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應。與塞貝克有關的效應有兩個:其一,當有電流流過兩個不同導體的連接處時,此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向),稱為珀爾帖效應;其二,當有電流流過存在溫度梯度的導體時,導體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向),稱為湯姆遜效應。兩種不同導體或半導體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢EAB(T,T0)是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導體或半導體在接觸處產生的電勢,此電勢與兩種導體或半導體的性質及在接觸點的溫度有關。溫差電勢是指同一導體或半導體在溫度不同的兩端產生的電勢,此電勢只與導體或半導體的性質和兩端的溫度有關,而與導體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集中于接觸處端點的數(shù)不同而產生的電勢,熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。當回路斷開時,在斷開處a,b之間便有一電動勢差△V,其極性和大小與回路中的熱電勢一致。并規(guī)定在冷端,當電流由A流向B時,稱A為正極,B為負極。實驗表明,當△V很小時,△V與△T成正比關系。定義△V對△T的微分熱電勢為熱電勢率,又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導體的熱電特性和結點的溫度差。
目前,國際委員會(IEC)推薦了8種類型的熱電偶作為標準化熱電偶,即為T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
2、熱電阻的工作原理
導體的電阻值隨溫度變化而改變,通過測量其阻值推算出被測物體的溫度,利用此原理構成的傳感器就是電阻溫度傳感器,這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內的溫度測量。純金屬是熱電阻的主要制造材料,熱電阻的材料應具有以下特性:①電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定,電阻值與溫度之間應具有良好的線性關系。
②電阻率高,熱容量小,反應速度快。
③材料的復現(xiàn)性和工藝性好,價格低。
④在測溫范圍內化學物理特性穩(wěn)定。
目前,在工業(yè)中應用廣泛的鉑和銅,并已制作成標準測溫熱電阻
3、紅外溫度傳感器
在自然界中,當物體的溫度高于絕對零度時,由于它內部熱運動的存在,就會不斷地向四周輻射電磁波,其中就包含了波段位于0、75~100μm的紅外線,紅外溫度傳感器就是利用這一原理制作而成的。
SMTIR9901/02是荷蘭SmartecCompany生產的一款現(xiàn)在市場上應用比較廣的紅外傳感器,它是基于熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上,底層上的高溫接點和低溫接點通過一層極薄的薄膜隔離它們的熱量,高溫接點上面的黑色吸收層將入射的放射線轉化為熱能,由熱電效應可知,輸出電壓與放射線是成比例的,通常熱電堆是使用BiSb和NiCr作為熱電偶。此外,SMT9902sil內部嵌入以Ni1000溫度傳感器和一小視角的硅濾片,使得測量溫度更加的準確。因為紅外輻射特性與溫度相關,可以使用不同的濾鏡來測量不同的溫度范圍。成熟的半導體工藝是產品小型化,低成本化。為了滿足某些應用,紅外傳感器開口視角可以設計成小至7°。
4、模擬溫度傳感器
常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出型。
AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為3~30V,輸出電流223μA(-50℃)~423μA(+150℃),靈敏度為1μA/℃。當在電路中串接采樣電阻R時,R兩端的電壓可作為輸出電壓。注意R的阻值不能取得太大,以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可達到1km以上。作為一種高阻電流源,最高可達20MΩ,所以它不必考慮選擇開關或CMOS多路轉換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。
5、邏輯輸出型溫度傳感器
設定一個溫度范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍,則發(fā)出報警信號,啟動或關閉風扇、空調、加熱器或其它控制設備,此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
LM56是NS公司生產的高精度低壓溫度開關,內置1、25V參考電壓輸出端。最大只能帶50μA的負載。電壓從2、7~10V,工作電流量大230μA,內置傳感器的靈敏度為6、2mV/℃,傳感器輸出電壓為6、2mV/℃×T+395mV。
6、數(shù)字式溫度傳感器
它采用硅工藝生產的數(shù)字式溫度傳感器,其采用PTAT結構,這種半導體結構具有精確的,與溫度相關的良好輸出特性。PTAT的輸出通過占空比比較器調制成數(shù)字信號,占空比與溫度的關系如下式:DC=0、32+0、0047*t,t為攝氏度。輸出數(shù)字信號故與微處理器MCU兼容,通過處理器的高頻采樣可算出輸出電壓方波信號的占空比,即可得到溫度。該款溫度傳感器因其特殊工藝,分辨率優(yōu)于0、005K。測量溫度范圍-45到130℃,故廣泛被用于高精度場合。
光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。
光電傳感器的分類
1)漫反射型:
一般型或能量型 (-8),聚焦式 (-8-H),帶背景抑制功能型 (-8-H) 光電傳感器,帶背景分析功能型 (-8-HW)
2)反射板型:
一般型 (-6),帶偏振濾波功能型 (-54, -55),帶透明體檢測功能型 (-54-G),帶前景抑制功能型 (-54-V)
3)對射型
4)槽型
5)光纖傳感器:塑料光纖型,玻璃光纖型
6)色標傳感器,顏色傳感器,熒光傳感器
7)光通訊
8)激光測距:三角反射原理型,相位差原理型,時間差原理型
9)光柵
10)防爆/隔爆型
2. 安全光電傳感
1)安全對射光電
2)安全光柵
3)安全光幕
4)安全控制器
3. 門控光電傳感器
1)雷達傳感器:區(qū)域檢測型
2)主動式傳感器:單光束型,多光束型,區(qū)域檢測型
3)被動式傳感器:區(qū)域檢測型
4)電梯光幕
5)通用光電:槽形,對射型等
①檢測距離長
如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等,便能實現(xiàn)其他檢測手段(磁性、超聲波等) 無法離檢測。
②對檢測物體的限制少
由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理,所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬,它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。
③響應時間短
光本身為高速,并且傳感器的電路都由電子零件構成,所以不包含機械性工作時間,響應時間非常短。
④分辨率高
能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點,或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng),來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。
⑤可實現(xiàn)非接觸的檢測
可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測,因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此,傳感器能長期使用。
⑥可實現(xiàn)顏色判別
通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質,可對檢測物體的顏色進行檢測。
光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。 把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。
光電效應原理
光電元件是光電傳感器中重要的組成部分,它的核心工作原理是不同類型的光電效應。根據波粒二象性,光是由光速運動的光子所組成, 當物體受到光線照射時,其內部的電子吸收了光子的能量后改變狀態(tài),自身的電性質也會發(fā)生改變,這樣的現(xiàn)象稱為光電效應。
溫濕度傳感器屬于恒溫恒濕試驗箱小零部件,可是不要忽悠這個小零部件,對設備溫度控制精度至關重要作用。恒溫恒濕試驗箱控制精度在0.1度,溫度顯示就由傳感器決定。
溫濕度傳感器好壞怎么分別:
1、當購買一臺新設備請第三方比較權威檢測機構。
2、溫濕度傳感器質量好的價格在幾百元一支,電子式傳感器在幾仟元一支;
3、普通溫濕度傳感器價格在幾十元一支,恒溫恒濕試驗箱溫濕度傳感器用得好,溫度就控制得好,溫度偏差在2度以內;