德克罗蒙温度传感器

德克罗蒙温度传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用凶束故戏信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。

①物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类,基于化学反应的原理。③生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将敏感元件分46类)。

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,次现象称为漂移。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)。

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凶赠采壳响应来表示。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。

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,为匪付朽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迎殃想曲线、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。

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,输捉拔出电压变化为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。

分辨力是指传感器可能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力时,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力并不相同,因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入海尝渗量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。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。

电阻式传感器是将被测量,如位翻员臭移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。

[1]称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力--电转换装置,是电子衡器的一个关键部件。

能够实现力--电转换的传感器有多种,常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电磁力式主要用于电子天平,电容式用于部分电子吊秤,而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构较简单,准确度高,适用面广,且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。

用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃~+500℃范围内的温度。

1.NTC热电阻传感器:

该类传感器为负温度系数传感器,即,传感器阻值随温度的升高而减小;

2.PTC热电阻传感器:

该类传感器为正温度系数传感器,即,传感器阻值随温度的升高而增大。

温度传感器

室温传感器用于测量室内和室外的环境温度,管温传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。室温传感器和管温传感器的形状不同,但温度特性基本一致。按温度特性划分,目前美的使用的室温管温传感器有二种类型:1、常数B值为4100K±3%,基准电阻为25℃对应电阻10KΩ±3%。温度越高,阻值越小;温度越低,阻值越大。离25℃越远,对应电阻公差范围越大;在0℃和55℃对应电阻公差约为±7%;而0℃以下及55℃以上,对于不同的供应商,电阻公差会有一定的差别。兹附“南韩新基”传感器的温度与电阻的对应关系表(中间为标称值,左右分别为最小最大值):-10℃→(57.1821—62.2756—67.7617)KΩ;-5℃→(48.1378—46.5725—50.2355)KΩ;0℃→(32.8812—35.2024—37.6537)KΩ;5℃→(25.3095—26.8778—28.5176)KΩ;10℃→(19.6624—20.7184—21.8114)KΩ;15℃→(15.4099—16.1155—16.8383)KΩ;20℃→(12.1779—12.6431—13.1144)KΩ;30℃→(7.67922—7.97078—8.26595)KΩ;35℃→(6.12564—6.40021—6.68106)KΩ;40℃→(4.92171—5.17519—5.43683)KΩ;45℃→(3.98164—4.21263—4.45301)KΩ;50℃→(3.24228—3.45097—3.66978)KΩ;55℃→(2.65676—2.84421—3.04214)KΩ;60℃→(2.18999—2.35774—2.53605)KΩ。除个别老产品外,美的空调电控使用的室温管温传感器均使用这种类型的传感器。常数B值为3470K±1%,基准电阻为25℃对应电阻5KΩ±1%。同样,温度越高,阻值越小;温度越低,阻值越大。离25℃越远,对应电阻公差范围越大。兹附“日本北陆”传感器的温度与电阻的对应关系表(中间为标称值,左右分别为最小最大值):-10℃→(22.1498—22.7155—23.2829)KΩ;0℃→(13.9408—14.2293—14.5224)KΩ;10℃→(9.0344—9.1810—9.3290)KΩ;20℃→(6.0125—6.0850—6.1579)KΩ;30℃→(4.0833—4.1323—4.1815)KΩ;40℃→(2.8246—2.8688—2.9134)KΩ;50℃→(1.9941—2.0321—2.0706)KΩ;60℃→(1.4343—1.4666—1.4994)KΩ。这种类型的传感器仅用于个别老产品,如RF7.5WB、T-KFR120C、KFC23GWY等。

排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度,常数B值为3950K±3%,基准电阻为90℃对应电阻5KΩ±3%。兹附“日本芝蒲”传感器的温度与电阻的对应关系表(中间为标称值,左右分别为最小最大值):-30℃→(823.3—997.1—1206)KΩ;-20℃→(456.9—542.7—644.2)KΩ;-10℃→(263.7—307.7—358.8)KΩ;0℃→(157.6—180.9—207.5)KΩ;10℃→(97.09—109.8—124.0)KΩ;20℃→(61.61—68.66—76.45)KΩ;25℃→(49.59—54.89—60.70)KΩ;30℃→(40.17—44.17—48.53)KΩ;40℃→(26.84—29.15—31.63)KΩ;50℃→(18.35—19.69—21.12)KΩ;60℃→(12.80—13.59—14.42)KΩ;70℃→(9.107—9.589—10.05)KΩ;80℃→(6.592—6.859—7.130)KΩ;100℃→(3.560—3.702—3.846)KΩ;110℃→(2.652—2.781—2.913)KΩ;120℃→(2.003—2.117—2.235)KΩ;130℃→(1.532—1.632—1.736)KΩ。

:模块温度传感器用于测量变频模块(IGBT或IPM)的温度,目前用的感温头的型号是602F-3500F,基准电阻为25℃对应电阻6KΩ±1%。几个典型温度的对应阻值分别是:-10℃→(25.897—28.623)KΩ;0℃→(16.3248—17.7164)KΩ;50℃→(2.3262—2.5153)KΩ;90℃→(0.6671—0.7565)KΩ。

温度传感器的种类很多,现在经常使用的有热电阻:PT100、PT1000、Cu50、Cu100;热电偶:B、E、J、K、S等。温度传感器不但种类繁多,而且组合形式多样,应根据不同的场所选用合适的产品。

测温原理:根据电阻阻值、热电偶的电势随温度不同发生有规律的变化的原理,我们可以得到所需要测量的温度值。

光敏传感器是最常见的传感器之一,它的种类繁多,主要有:光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一,它在自动控制和非电量电测技术[2]中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻,当光子冲击接合处就会产生电流。

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