测温传感器:几种常用温度传感器工作原理以及测温原理分析

2021/11/05 20:35 · 传感器知识资讯 ·  · 测温传感器:几种常用温度传感器工作原理以及测温原理分析已关闭评论
摘要:

测温传感器:几种常用温度传感器工作原理以及测温原理分析用来测量温度的传感器种类很多,其工作原理与测温原理也都不相同。今天就和大家分析几种常用的温度传感器工作原理以及测温原理。热电偶传感器工作原理: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,称为自由端或冷端,则回路中就有电

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测温传感器:几种常用温度传感器工作原理以及测温原理分析

  用来测量温度的传感器种类很多,其工作原理与测温原理也都不相同。今天就和大家分析几种常用的温度传感器工作原理以及测温原理。
热电偶传感器
  工作原理: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,称为自由端或冷端,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。与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向),称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向),称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。
  测温原理:两种不同成分的导体(称为热电偶丝或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表连接,显示出热电偶所产生的热电动势,通过查询热电偶分度表,即可得到被测介质温度。当热电偶一端受热时,热电偶电路中就有电势差。可用测量的电势差来计算温度。
热偶电路图(左)和热偶电压— 温度曲线例子(右)
  热敏电阻传感器
  工作原理:导体的电阻值随温度变化而改变,通过测量其阻值推算出被测物体的温度,利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器,这种传感器主要用于-200—500℃温度范围内的温度测量。纯金属是热电阻的主要制造材料,热电阻的材料应具有以下特性:电阻温度系数要大而且稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系;电阻率高,热容量小,反应速度快;材料的复现性和工艺性好,价格低;在测温范围内化学物理特性稳定。
  测温原理:热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。
热敏电阻电路图
  目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。热敏电阻是用半导体材料,大多为负温度系数,即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变,因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差,并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。
  热敏电阻体积非常小,对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源,小尺寸也使它对自热误差极为敏感。
  热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度,有较好的精度,但它比热偶贵,可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ,每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的0.05℃误差。它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的,但必须注意防止自热误差。
  数字式温度传感器
  工作原理:数字式温度传感器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。
  测温原理:将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上,直接输出反应被测温度的数字信号,使用方便,但响应速度较慢(100ms数量级)。
  如温度IC,温度集成电路(IC)是一种数字温度传感器,它有非常线性的电压∕电流—温度关系。有些IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出形式。有两类具有如下温度关系的温度IC:电压IC: 10 mV/K;电流IC: 1μA/K。
电流传感器(左)和电压传感器(右)
  非接触式的温度传感器
  工作原理:非接触式温度传感器由于和被测量介质不直接发生接触,所以不用考虑被接触介质的一些自身物理特性,另外,非接触式温度传感器受空间局限性较小。对于一些距离较远不易接触到的被测量目标可以远距离测量温度。
  逻辑输出型温度传感器
  工作原理:设定一个温度范围,一旦温度超出所规定的范围,则发出报警信号,启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备,此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
  模拟温度传感器
  工作原理:常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD电压输出型、AD590电流输出型。AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,输出电流223μA(-50℃)~423μA( 150℃),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。注意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。
测温传感器:几种常用温度传感器工作原理以及测温原理分析  第2张

测温传感器:利用门磁感应器、智能测温贴远程管控 居家医学观察用上科技利器

卡口“值勤”的机器人“小萃”。 通讯员 建轩 南报融媒体记者 夏思宇摄
8月1日下午,在秦淮区秦虹街道康居里社区,网格员盛成梅手机收到辖区隔离住户开门报警信息,于是打电话询问,原来是一位小姑娘急着要取自己的录取通知书,忘了在群里报备。了解情况后,社工让其在家等候,自己做好防护措施送上门,接到通知书的那一刻,小姑娘开心地笑了,连声感谢。
一个社区同时有多个居家隔离的家庭,如何确保这些家庭按要求隔离?只依靠社工、网格员、志愿者力量,对居家隔离人员实现24小时昼夜看护显然不现实。8月3日,记者从市民政局获悉,我市居家医学观察已用上高科技防疫利器,通过普遍安装门磁感应器破解这一难题。
门磁感应器是一套用来探测门有没有发生位移的系统。被隔离家庭未经允许打开房门后,报警器立即通过短信通知社工、网格员,同时在管理平台上弹窗提示相关报警信息,并发出报警提示音,监管人员可以实时查看到哪一户居家隔离人员没经允许就开门外出。
康居里社区党委书记兼社区主任张梅介绍,社区认真核实比对数据,对机场工作人员及其家属、机场经停人员严格采取居家隔离的管控措施,目前在管15户均安装了门磁感应器。只要他们一开门,网格员手机就会收到报警信息,除了正常做核酸检测、取必需品外,只要有任何异常,社区就可以第一时间联系隔离住户了解情况。有了门磁感应器这个帮手,就能实时掌握社区居家隔离人员的进出情况,工作人员也不用日夜蹲守,大大提升了工作效率。
在防疫工作中,除了大范围使用门磁感应器,“智能测温贴”也在我市一些街道、社区“上岗”。
浦口区汤泉街道明确,各村社如果需要“智能测温贴”,可以到街道物资组领取。
据了解,“智能测温贴”由测温卡和后台组成。测温卡像一张小型的小区门禁卡,使用时,首先拿出一张创可贴,将体温计置于创可贴中间,揭开两边边角,贴在大臂内侧。激活后可以根据需求,设定时间间隔来记录温度,测温卡将准确记录体温变化数据,只需要一台手机,便能够进行体温数据“云监控”。充电1—2小时,可以用上10天。
民政部门表示,所有居家医学观察场所均加装电子门磁,尽可能使用智能测温贴。电子门磁仅感应是否有人进出,不涉及其他个人隐私,不会影响正常生活。测温贴是一种智能穿戴设备,不会影响健康。
记者了解到,为提高居家隔离管理服务水平,江宁区谷里街道公塘社区还利用无人机轻便灵活 、覆盖面广、不直接接触等特点,参与巡查与宣传,不仅可以全方位、无死角地向辖区居民宣传疫情防控知识,还有效缓解社区工作人员走村入户的宣传压力,大大提高了工作效率。
南报融媒体记者 马道军
配合工作人员值守卡口,提醒排队车辆
“大嗓门”机器人“小萃”首日“上岗”记
本报讯(通讯员 周琴 融媒体记者 夏思宇) “各位司机朋友,请提前扫码,准备健康码、行程码。离开南京的朋友,需要准备48小时阴性核酸证明。”昨日下午,在宁洛高速曹庄查验点现场,伴随着舒缓的音乐,一声声亲切的提示音回荡在排队离宁的车辆中。
声音的主人,不是交警,不是志愿者,而是第一天上岗的移动交通引导机器人——“小萃”。
身高1米2的“小萃”,是个“大嗓门儿”,自带100瓦高声播放器,可穿透车窗玻璃,让驾乘人员清晰听到“他”的声音。“小萃”不仅会进行全天候自动语音播报、音乐播放,还能将通行数据提前上传至云端。
“离宁查验点”设置后,各个高速口的外勤人员常常需要顶着炎炎烈日,一边提醒驾乘人员出示健康码、核酸检测报告,一边维持现场秩序。
“小萃”首日“上岗”的宁洛高速曹庄查验点,是全市离宁车辆查验最多的点位之一。为了加速离宁外出车辆的审核效率,减轻外勤员工工作强度,位于江北新区的江苏集萃智能制造技术研究所有限公司自主研发出机器人,助力防疫工作。
昨日一早,集萃智造的技术研发人员就来到曹庄查验点,并根据现场情况搭建针对特定场景的自研智能系统,保证小萃能够与现场人员协作,提醒排队的车辆按步骤完成扫码操作。
“这款引导机器人可以替代前线工作人员搜集排队车辆及人员信息,提高过检率,还能循环播放音乐,舒缓驾乘人员在等待过程中的焦急情绪。”集萃智造生产制造中心总监汪健说,后续,机器人上的小程序还会根据现场情况再升级,驾驶员可扫描后将自己的主要信息上传到后台云端,提前进行审核。
在本次疫情防控过程中,集萃智造发挥公司在智能机器人研发方面的优势,短时间内投入了多款机器人。除了投放在高速路口的引导机器人之外,还有投放在隔离酒店的送餐机器人。这些“小家伙”不用戴口罩、不穿防护服、24小时不眠不休,目前已为200余名隔离人员提供服务。
“结合南京当前疫情防控的需要,我们的送餐机器人可以替代传统送餐人员进行无接触式配送,减轻工作人员负担,降低人员交叉感染风险。除送餐功能之外,这些机器人还可以代替医护人员给隔离点人员运送药品,将医护人员从简单又繁重的工作中解放出来,更高效安全地开展医护工作。”集萃智造相关负责人介绍。
来源:南京日报
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