实用温度传感器的智能化与应用
摘要本文从常用的三种温度传感器热电偶RTD和NTC热敏电阻开始到智能化的开拓与数字温度传感器引入将分别按序介绍并对其在解决大功率电路发热设计方案中的应用作一分折说明
关键词线性化
共模噪声
结点补偿
温度漂移
PWM模式
工业中常用温度传感器的分类
温度是测量频度最高的物理参数并且可采用各种各样的传感器来进行测量所有这些传感器均通过检测某种物理特性的变化来推断温度最常用的三种温度传感器是热电偶电阻温度计RTD和NTC热敏电阻见图1所示值此先作介绍图
11热电偶
由两个焊接在一起的异金属导线以形成两个结点所组成结点之间的温差会在两根导线之间产生热电电位即电压通过将参考结点保持在已知温度上并测量该电压便可推断出检测结点的温度热电偶的优点是工作温度范围非常宽而且体积极小不过它们也存在着输出电压小容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺陷
12电阻温度计电阻温度计RTD
是能够显示电阻值随温度变化情况的绕丝或薄膜螺旋管虽然常用的金属是铜镍和镍铁合金等但采用铂制成的RTD具有最佳的线性可重复性和稳定性凭借其上佳的线性
和无与伦比的长期稳定性铂RTD牢固确立了自己作为温度参考传递国际标准的地位尽管薄膜铂RTD提供了性能匹配但标准等级线绕电阻则在成本外形尺寸和便利性方面更胜一筹早期的薄膜铂RTD饱受漂移的困扰原因是它们具有较高的表面积与体积之比因而令其对污染更加敏感后来薄膜隔离和封装的改进消除了这些问题使得薄膜RTD一举超越线绕电阻和NTC热敏电阻而成为温度传感器之首选
f13NTC热敏电阻
由金属氧化物陶瓷组成是低成本灵敏度最高的温度传感器同时它们也是线性最差的温度传感器并具有负温度系数热敏电阻拥有各种外形尺寸基极电阻值以及电阻温度RT函数关系曲线可供简化封装和输出线性化电路之用通常将两个热敏电阻组合起来使用以使输出具有较好的线性常用的热敏电阻具有1020的互换性虽然可提供1的精确互换性但花费的成本往往要高于铂RTD普通的热敏电阻可在有限的工作温度范围内呈现出上佳的电阻稳定性而在较宽的温度范围内工作时则表现出中等水平的稳定性在125℃条件下为21000小时
温度传感器的智能化工业过程与检测的温度测量电路温度传感器的智能化工业过程与检测的温度测量电路
21RTD测量电路℃至400℃温度范围的PTl00传感器线性化测量电路测量电路0℃℃
该电路的第一级负责图2为只采用一r