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温度传感器

温度传感器

详细描述

温度传感器的定义:利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量。

 

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。可用于测量1.6~300K范围内的温度。

 

传感器的工作原理:当有两种不同的导体和半导体组成一个回路,其两端相互连接
时,只要两结点处的温度不同,一端温度称为工作端或热端,另一端温度为自由端
(也称参考端)或冷端.材料特性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。

 

传感器静态特性
  传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有
相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器
的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的
输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有:线性
度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。   

 

(1)线性度:指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。   

 

(2)灵敏度:灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起
该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。   

 

(3)迟滞:传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其
输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号,传感器的正反行程输
出信号大小不相等,这个差值称为迟滞差值。   

 

(4)重复性:重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲
线不一致的程度。   

 

(5)漂移:传感器的漂移是指在输入量不变的情况下,传感器输出量随着时间变化,此现象
称为漂移。产生漂移的原因有两个方面:一是传感器自身结构参数;二是周围环境(如温度、
湿度等)。

传感器动态特性
  所谓动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的特性。在实际工作中,传感器的动
态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易
用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关
系,往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以
传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

传感器的线性度
  通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪表具
有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就
是这个近似程度的一个性能指标。   拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出
点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟
合直线,此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

传感器的灵敏度
  灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。   
它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度S是一个常
数。否则,它将随输入量的变化而变化。   灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如,
某位移传感器,在位移变化1mm时,输出电压变化为200mV,则其灵敏度应表示为200mV/mm。   
当传感器的输出、输入量的量纲相同时,灵敏度可理解为放大倍数。   提高灵敏度,可得到较
高的测量精度。但灵敏度愈高,测量范围愈窄,稳定性也往往愈差。

传感器的分辨率
  分辨率是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值
缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量
的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时,其输出才会发生变化。   通常传
感器在满量程范围内各点的分辨率并不相同,因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量
中的最大变化值作为衡量分辨率的指标。上述指标若用满量程的百分比表示,则称为分辨率。分辨
率与传感器的稳定性有负相相关性。

 

 

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:
①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。
②电阻率高,热容量小,反应速度快。
③材料的复现性和工艺性好,价格低。 热敏电阻温度特性
④在测温范围内化学物理特性稳定。
目前,在工业中应用最广的铂和铜,并已制作成标准测温热电阻

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