漫谈温度传感器的选择
封 面特 写丫
受
得了
・
在
订 小批 购量 情 况的
下
,、
用 通 普型号热 电 偶线
,例
量大 热 电偶 的温 等端接 板 来 说 多通许 分路摊 了 外
另,
,
。 冷结传感器 的 成本 由便
、
如 这 米长 。的
黝制 的成标 准 尺 寸绝 热 电偶缘。
,
每只
价,格 约
为美
同元 样 合 组 线和 的 热径 偶电可 以互 换
冷 结传 感器 可能 体 积 太大
。
易碎裂
・
于用直 接,
虽 由于 材然的纯度 不料
同 侧其 量 精 度 价格会有 和差异 。
。
测 量 也 能可 太贵
而且
,
,
传
感器 测的 温围受范局 限
能
每可一 热电 偶都 一有 分对别 由 两 种不同金 属 制成 的导 线“
,
需 要三了
。
、
个四头接
一 个而热电 偶 却只 要 两 接 头个 就
够
而以 不 同 的 动电势表 不示 的同温 度 范
。围
热
电 偶可 传
,
感
两 点 的温 上差
小珠
,
“两 个
点一 中点 是,
“
热
结
”
或
之称
为另点一
。
,
,
这在 里把两 种 不 同的 金属 线 在 焊一起
”
。
热侧 有 电徽有
几毫伏
。
输
出电压
,
则是
冷
结在测
量中
。
结冷 通 常并 不 是单一 的 物 理测量
虽然 电热 有 偶 多优点 很能 提极供 低 初的始 偿 补电
压但其 输 电出很压
低。、
,
通常只
点度
的
而 是热电 偶 与 线铡一量 电路相 连接 的两个 点
接这是 它 不足 之 处的,
价格 较 吻低 运算放 大器
“
路 的电连 线通 常是 铜 线,
热
电偶 要 能准 确 地测 热量结 的
温低
噪 声
和
一
℃以下 的 补
。 热 电 在线 偶 和铜 之线间 两的个 结就必须 都是 同样 温 冷度 温 度
, 结。
偿
电 压移漂
这就 减少 了 多 往 常许会 出 的现 题
。
虽问 好
说
的运,算 放 器 大是解 决 热 电 件 信 调节 号题问的关 键 件部
在实 验 室 ,里
用热
电 测 偶 时温。
,
常把通 冷 藏结 入冰 测 量电路 接 线 端
但的也 是不包 治百 病 的灵丹 妙药
为 了到必达要的
里
块
以 保 持结 的温 度为℃
。,
这
样
, 模共 制 抑比
,
,
,通常 要还 有一
电
压 便代表热 结的 度温 不 考再 虑控 制 结温度
冷热 电 用制偶成的最 新 测量 系 已
反 统而 容冷许接结受 室 温 或周围
设
台表 仪 放大 器
同
不
,
在。用实 电 中
仪路 表放大 器 获得的 因
它 和 运 算为 大放器
。 ,
一
般 比 运 算 放大 器 要的高
备
的 温度器
,
这。 类系 统采 有用 异于 一 般 热 偶电的 另 一 传感・
它 的
对 输一入 头接 没连 有 反 接馈 网络 的沉 重 负 担
确准测 量 一 这温度
。
热结 的 度就 温于等 冷结 度 加 温
虽上然 好的仪表
放 器 大里也 含 高有量 的运质 放大算 器 功能块
。但当
电 热测偶 得的 温差
前
统 系 里的 运 算放 大器通 常 是只单 片 仪 表放 大器 里的 儿
个设
法 遵免 延线长只
要 有可能
,
表 放 仪 器 大 虽在 然 节来 自热 调电偶等信 号源 低 电 的平,
热 偶 就电应 与该 量测 系直接 统相
。
连
而 号 方信 有面其 优 点必 不可得少的 复为 的 杂装置
。
但・一 般还 不能满 足 要
求和
。。
有
时 为获
,
了不
用任何 延 线 长的非 同 类金 属
结在
不得已 要 用延长 线 时
。,
也 要
那 些 专用
、
共 , 电模压 差
容。
还须有
更连 用接器 专 用 线的
为, 了避免在 未 知 温度 上 形 成 应不 出
现一 隔台 离 放大器
离 隔大放 器在 输 其入和
延长 线 的 材 必质 须与 热 电 偶 的材 质
同 相
。位
从
线
至 铜线 的转 接点应 该 在 量测系统 内 已 知 的
,
输部 之出 问提 供电 性隔阻离通 常 这种 隔 离 能耐 受 几伏百或更 高的 电压这 隔 种离 大 放器并 不 是通 用 内是由若
芯干片 成 的组混 合 路电
,
。在这一 点
上热
电 偶线 的 边两必 须 在物 理 位 置 和 热
性这用种 方 法就 有只一 冷结个 度温・
,
一 般与 专用 小 型 变 压 器 匀囊
能上 都是 近 的
相。
能
并,
光 和检 测敏器 合组 在一 起
。
从 质本来 看
。,
,
隔
离放 器大要比
准确够地 以 测加量
运 算
放 大 器 或仪 表 放大 器 更 花 钱。
统 系设 计喜师欢 用 阻电温 度 探 测器 来测 量 冷结 温度
因 为阻 温 电度探 器 能 提测供 最的 佳 稳 度定和 精
但度 是在许 多 热 偶 测量电 过 中
花 程些钱 还 不 为一 个好失主 意 于 属 金构结,
。
在
电阻性隔 上 额离外
,
但
。
例如传
假设 被测物温体 属是
,
感 器 也走夺 不 少冷了 结传 感的 市 场都接 近 温
室 重 的要一点
住,
,
因大为多数 冷 结 度温 为
更一般
,,
既不容 接地易
。
,
对 流线 又交 有较高 的 电
。容
在 而 室温度 只
,
下工 作的 状态 最是好的
其 线频 率电压 就 能较大 可试
不,用 隔离 放大 器 的第一 项尝遗
・就
是大 对多应数 用 目项来说
。
最 低
格价
,
仅
能是可在 热 电偶 与 物 珠 体结构之 间实 现 电 绝气 缘
, 。
元美 批
量
,
与这电 阻 度温 探 侧 相器比
况且
憾是 热性 的
能情况
下
几 所乎有 气绝 电缘好 的 材料 都同 时具 有 好良 绝
的 为较便宜 那 么
精度 也 , 够 足
因高此
,
如果让 电热 偶珠 电 绝气缘
。
,即使在 好 的
,
最为什 么还 要 用
热 电 偶 测 量 温度
呢
侧量
,
会 同也 减时慢 电 偶 对热温 度变 的化响 应
并
且还
热电 偶冷结温 时还度 要另需外 一 传个感 器
什为么不 脆
原 干有 几
,
因可能 导致 稳 状 定 产态 生 误差
就用 那 另 一外 传个 感 器 去测 量未知 的 温 度 个
呢 常 通热 用电偶 制 的成系 测 温统 点 较
多。
有
时能达到 几
成
本均
摊 于由隔 离放 大 器 的 成本 很 高
・百个
点 或几 千个点
因此
,
对于 一个精 心 计制设造 用 并
于
系 统 计师通 常设 会用 一
任
若
电子设 计技 《术翻
印
》
愚瀚胭 臼
鬓
是 陶
瓷 发或溅 蒸 射金 属
薄
直 观的 法办是 强 一迫 已个 知
的电 流流 电过 温阻度 探
膜测
。
和线
器绕件 一样 ・
・
膜薄电
。阻温 度 探 测 也 常器常 用采铂
当 然
器压。
并
测 出通过 一 个 四 电线
这
样,
薄膜电 阻 温 探 度侧 也
,器
中 路阻电 温 探测器 的 电度 在 送传 流电 至 电。
会采川
其 他 料材
如铁
,
叹 镍 价合
金料
,
。
用采铁 镍 合 金 材
还 另
有阻
度 探 温 器 的 引线 上 便 测不
除 成本较 低 外
,之 。
会 生 产电 压降量
的准 确性
一个优点
就 是具有 较高 电的,
于 由自 身 发热 会 干 扰
测因还此得 把强
。
阻
温 度 数系
山
于 薄膜 可 做 以很 得薄线 绕 件器有 更 的高电
阻川。
,
迫 通 电阻过温 探测器度 电的 流 持保于 极 时小 会所有帮
助地 控 制 占 空度
膜 薄阻 电 温 探度测 器就可 以 比
。
脉 冲 励激
如果能有确
准薄
膜
。
器 件
室 在温下 的 常 用阻 值
为 而 线绕型 器 的室件
温。
,
并保持 它
于低位
圈,
,
您
就有 可 能 恻在 量
期用常 阻值则 为等
效的 输 出 电 压 来说
、
流于对与
电帕 盆阻 皿 相州】比
,。
间只 给电 温 度阻 测器 探
加热 限电的 宜沮 电 限较
,
,高
电阻
较
反
吸 性阻电度 沮系也欲高协冬
电
响,
而 降 从 低身 自发热 的
高就 影可以 用 较低使 的 励 电
另激
外
,,
。足铂
一
种高 成的 本 金 贵
。属
膜 薄 件器用 的 材料
少要些
因
此这 本来 就比 线绕 的饯
省,
功耗不 是 唯 一 的 考 虑因 素 ,
薄 膜电阻 温度 探 测器 件还 有 一 优个点
低
。
就 较是其 热 容
量
当。 为一您 个额 温定度 变 化 设 置 激 励流 以电 产 同样生的
从
论理 讲
这 有上 于助它 作出极 快 速 的 响 应。
但是
输 出 电 时压
个一
。,
一
个薄
膜 阻 电温度 探 测器 的功 耗仅 为
八
,・
实在 践并中所非 的器 件有能 作都 快出速 响应 成 本 问 的 应题用 中 封
装说,
,
在 着
重考虑 。
。
线绕探 测器所 用功率 的
,
但 从是自身 发
热 最 常 的用选 是择 塑 料封
,
装采
这用
种的 角度
看
薄膜 器也 件 并非胜将 常
,
军 为 因 的热 阻它也 比
器
件 的 时间常数 会是 多许 秒
而器 件本身 时 的 间
常较
高 数 却是只 件 长
。
秒左到
右。
有一 个薄膜
电 阻温探 测度 器厂
,
家
要 判 定自身热 发 影 的 耗响是远 远 够不 阻的。
,
只掌 握 阻 电 度探温测 的 器
功
成低 本 的 膜 器薄
件白 儿美
其
时 常数 间往往 比较大 的线 绕
器 得还 了解 在 电 温 度 探 阻 器 测 和件使 测探
,
电
阻 温度 探 测 器 的价格也 高低不
’
但 对 成低本 薄膜传感 器 线 和传绕感器 来
起说 始价 分格 别
刀是
一
价高 的 以可达
,
器 散
热 的 媒 通 常就体 您是的 测温 对象或 物 质 之 的间
热热阻还 要是 取 决于 体 的 比媒热 或 热 导 能性、
以
及 体媒
,
批 量 汀小 购 的适
美
元
和美元
・
是
体
流 体固还是 气体 因 素等。
。
如果
是 体 和流气
,体・
么那
运 动
的速 度 就占 重要 地位
对
于固体 言
同而 样 要重 是的
高的挽定 性
最在稳 定 方性面
更 优胜为
。,
传感在器 和传 感对 象之 间的 热阻 线 电绕 阻 度 温探 测器 是还 比 膜 薄器件
。 一这热 值阻取 于决两 种
物 质 的 面表光洁 度
电阻。温 度 探 测 器的 电 温度 系阻数 不并完 取全 决器件 的 卜机 械应力对 电
, 阻
・
如 果您 用 惠斯登 电 桥 和输入 电 阻 较高 的 检 测 来器测 量
电 阻 度温探 测 器的 阻 值,
于 绕
线 薄 或膜的 电 阻 温度系数
接
通电 阻温 度探 测器 就 要只 三 条,
度温系 数 也 有影 造 商指响出 线 性 的
一
・要
制 成一 种 器 件
使, 中其待测 的 度
温
。线而
不 是 四条
径 路直。
、
。
为阻 温电度 探侧 来器 传送往电 流 线
的,,
其
的
变 化也 不会 使 感 传 元 产生件应 力
的确是 一项 挑
战
制。
长 及 材质度 必须都互一相 致
必 须 还 走相同 的通 也就
是
,这
个 仟 务比 制造薄 膜器 件本 身还要 得 多
难・
把
流 电从激 励源传 送 至电阻 温度 探 测器的线
,
丛然 人们 都 道 电知阻 温度 探测器 温 的 阻 度值 系 是关
内
含 电阻温度 测 探器 的 电桥 臂 的一部 分 测器 送 回流 的电 线电 桥
臂的 一 部分。
而 从电阻温 度 探
但其
性线度 在 许 应 用 多项目 中仍 不感 足
・
就像热
则 是与 阻电 温 度 探 器测串联 一 在起 的,
偶那 样电
可
用以查 表 计或 多 项 算 进式行 校 正
・一
。
您 测要量
的
就是最后这条 线接触 电
。
阻
电对阻温 度 探 测 器的 信号节调须 多加 索
匕 思 温度探 测 器 阻的值时 阻
当您
测量
・温度 测探器 的 那 一 点与测量 电 中路一对 精密电桥 整 体 阻 器电共 接点 之 间的电 不 桥平衡 电压
绝 不
要 测量连 接 线的阻 值
最
附粉麟
《 电子 设计技术
印
、
,
》
旧月
叠
鬓豹 特
温度
与阻值 关
系和电 温 度 探测阻 器一 样,
模拟 数字转 器换 合组 一在 起
一
。
敏 热电 器 也 阻是 用阻 依 作为
流・
温
度 感 传器的 质 量 取决 硅 结于 向 正 压 电对已 知 温度
的依赖 关 系
,
温
度 表征的 器侧 理
,、
。
因
,
此有些
人也把 热 敏电 阻 叫 器阻电 温 度探
而这 一 电 义 压取 于 绝 决 温对度 和通 过 的结
,
电因
为这 两 类种 型的 传感 器 都以 阻值 的 化 变工 作为原
。在
近接 室 下
温
电压的 变 化约
,
加℃
。
但们 人 通常 仍然 把 热 电阻敏器 和电 温 阻度测探 器看 成
虽 然还 有 正温 度系 数 热敏 电 器阻
,
在心雄勃勃 的 各类环 境 管 四匀 之 中各 公大司 降低 有 拥就是上
日
有卜 知一 是 为正
。
是
同不两的 个种类 温 度 测 在量 应用 中
器阻 要少 得多用。
但
付所 出代的价
。
其
中 一 种 这样的 芯片
是 它由的 、
,
这 种 热 电 阻 器敏比负温 度系数热敏 电
“批
量
片时每 片 ,
乃。
元 美
正 温
度 数热 敏 电 系阻 的器上要 用 途 是 作
介
。
。 司公 设 的计
这 芯 片种能 测
监
在 。 装 组计算 机时 在
装为电 路 保护 器 件家战
围下
,
,
也
就 是自动 复原 的 固
体、
险丝
保”
。度
,
温、
统单元 系通风 量
风
热 敏 电阻器 在 多项 温 测度量 应用中都 是 竞争 的 大 赢
因 它为成 本
扇转 速低和 电 源 电 压 控制 风扇转 制速。
,
今
,后
类
的芯 片还 可似 进能一 步 用 于 时钟 速的 度,
体积
小。
、
单
简
叮靠、
、
响
应 速 度快
,
当
然
,这
不只 过 是高速 或 速 低的粗 略 控或
。
而 且 也
比 容较 易使用
,
虽 椒 传
感器 向它 出 了强 发烈的 挑
,或
许终 有 一 天
这种 芯片能 降币取
但
在 不涉 及 热 电偶 电和 阻温度 探测器那样 宽 的 温 范度并且 不 求 要达到 最 高 精 和 稳度定 度 的应 场 合
。
用
者当
的 温 度 太
高 时 能 中还 止那 些 电 耗多 的 功太能
,
热敏
电
阻 器仍 扮演 很重 要 角的
,
在色 订 批 购 量 中等 属的 情况
您开 外 壳打了 吗
倒在 的嵋 户用 碰上 硬件 麻 烦时 “
一
许 一 多热敏 电 阻 器成的本 都 远低
于 电和 阻温 度测探 器相 比
,
美元
。
,
信
技术息部 的门人
”,
热
电 敏 器阻 的电 阻 温 系数度
,
首 先就 会
提 出质 问 回
答这
一
您 的
确 没有 打 开过 外 壳
呼。
。
就
较高
,
室 温
阻电 常通亦较 高。
,
特
别 与 是 线绕 阻 电 度探
,温
片芯由于 采用 了插 壳 。式
川
传 感 输 入
器
便、能
以・
器测 比 相时 是 如更蜘 图
它
的 阻值 比较高 ,
加再 上电
阻。
问
题
。
需从 上 要
说量
排气 量流,
风
扇速度 的
温 度 系数 也
路高,
因
此自身 发热 小 ,
热有敏 电 阻器 的 电 路 里
点 是互换 性差
信
调号节较 为 简 在 单一 般 用不 着三 线 四 或线的测 量 电
。传
感器 和 壳插传 感 式 都 是器独 立 的器件
就
恻和量 〕
外他其佑 温 的度传 感 器一样
可 亦 供 提行 接串 口 家厂已向 的温 度 传感
,
。器
。
既
提 供可巧 总线
也 无 需稳 定性高的 算运放 大
器
。热 敏电 器阻 的 一个缺・
虽
然 生 产 热 敏电 阻的厂家 不 少
但 有,许多 数
“
多供
应商 销 售了 以 百数万 计的 比 较 单
简监 以测“
品
却种是 下 天只此 一家
奔
腾
”
级
微 理 器 的处温
。
度
。
大
在
种四主 要 传的感 器 之中 间呈线 性 关 系 最差的 一 种
热 敏 电 器阻 也是 温 度 与输
电 出子工 程 师一向 费 不花少 力
,
奔
腾,
”级
微理 处 都器 采用 空腔 下 向 针的栅阵 列 式封 提 供 了良 的好位
置
。。
装
形
,
这就 传 感 为器
传
感 器可 装以在
气一设计 网络 化
。,
热把敏 电阻 器 和 般 一电 器阻 合在组一起
,
以
母板
“
上位于 处微 器理 装 空封腔 的底 面
区”
在
件器 脚 矩
,引
便在 定 的限量 内程生 电成 阻 或电 流相 对于 温度 的 线 变
不过
,性
框
窗 的中心
有传些器
感 厂说
家惜可
“
奔腾
・
当 前的 多 大 数 用应项 目 都 采 微 用 理 器
处。
后
者
”的 专
利封装 并给温未 传感 器度 提类似 的 供 方便地
环 境方管理 用 的
常
有 空 的 闲时钟 期周程 运 算式的 式 输 出线 方 化性・
,所以
,
微 处 理 器可 以通 查 过 或表方
采
用塑料 外 壳 装 封的 多引线 式方,
,
但
不用 增 额 加 的外 费 用 而 热把敏 电 器 阻
要 用 它 进 行的 确准测 温
就
可 能 出 问题了
,。
若
非 现发这 个系
统
并不 像您 想 象 那 中正样 常工 作
您 恐怕 还 不 会 意 识 到
会,
存 在 样这的 问 题
。
虽新 算 甚不 新加
温 度 传 感 器 为作民 用产 品 已面 世 。年 工 业 的至标 看
准, ・
有 装低本成从 传感器 但 半从
导
・
,
和薄 电膜 阻 温度 探测 器 的 料塑外壳
・
大多
・是 相
当 的好热绝 体
缘
通 常外 越小壳
。
,
绝
缘 性就越 低 引线 越多
。 ,
热
,
还它 算是 出 不世 久 的新 产革品
量多 半、 是通过线引进 入 或离 开 芯片 的此。
越就 是如就
体工业 的 准 标来
看不断发展
,
却算 不 上 什 么新 东 西 了 。
。
不
过
温
,因此
,
假 如
要您把 感 撇传焊 一 到 块印 制电路 板
上,
度
感传器 所 涉足的 每 领域 个也 和都 导 半体 业 一 工样
新日月
异
正在
很
可 能 会使 芯片 度 接近温 电于 路 板 度
温电 路 温板
度如
您果 要 测检的 是・
那倒是 不 错
,
,但
果您 要如 监的是 测他部 件其 的,
制
造 厂家 前 目正 进一步 传把 感温 度 的 功 能与 有 关环 测境量和 控制 其的 他功共 冶能一 温炉 测 量度 都是 字数式 的 子电 设技 术曰 《 计 印 ,
温
度
譬 如, 说散热器 的 温度一
便 可能 有会题
。问
至甚 祖 封
。
因 为前绝目 大多 的数
装贴紧热 器 的散情 下况电
路 板的 温度
传
感粉 出则的 度温也 可能接更 于近
所 以 第
一 步就 把 温是 传感 器度 与
而 》不 是散热器 温 度的
皿
。
翻渊 澡 幽