温度传感器的工作原理

温度传感器温度特性测试与研究

(FB810型恒温控制温度传感器实验仪)

实 验 讲 义

杭州精科仪器有限公司

一、集成电路温度传感器的特性测量及应用

随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台0~50?C数字式温度计。

【实验原理】

AD590集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在4.5~20V范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： I?B?t?A

式中，I为其输出电流，单位:?A，t为摄氏温度，B为斜率,一般AD590的那传感器的输出电流增加或B?1?A(?C)?1,即如果该温度传感器的温度升高或降低1?C，

减少1?

实验二十六 PT100温度控制实验

一、实验目的：

了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。 二、实验仪器：

智能调节仪、PT100、温度源。 三、实验原理：

位式调节

位式调节（ON/OFF）是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。位式调节仪表用于温度控制时，通常利用仪表内部的继电器控制外部的中间继电器再控制一个交流接触器来控制电热丝的通断达到控制温度的目的。

PID智能模糊调节

PID智能温度调节器采用人工智能调节方式，是采用模糊规则进行PID调节的一种先进的新型人工智能算法，能实现高精度控制，先进的自整定（AT）功能使得无需设置控制参数。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单等特点。

温度控制基本原理

由于温度具有滞后性，加热源为一滞后时间较长的系统。本实验仪采用PID智能模糊+位式双重调节控制温度。用报警方式控制风扇开启与关闭，使加热源在尽可能短的时间内控制在某一温度值上，并能在实验结束后通过参数设置将加热源温度快速冷却下来，可节约实验时间。

实验二十九 温度源的温度调节控制实验

一、实验目的：了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，学会智能调节器

和温度源的使用(要求熟练掌握)，为以后的温度实验打下基础。

二、基本原理：当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器)的阻值

发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻--电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图29—1所示。

图29—1温度控制原理框图

三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、转速调节0～24V直流稳压电源；温

度源、Pt100温度传感器。

四、实验步骤：

温度源简介：温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24V(或12V) DC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24V(12V) DC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器

光纤温度传感器实验

通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使

用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元 件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感 元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学 式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。 所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量 对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上， 实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传 感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结 构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度 也不高。

本实验仪所用到的光纤温度传感器属于非功能型光纤传感器。

本实验仪重点研究传导型光纤温度传感器的工作原理及其应用电路设 计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一 电

第３２卷第７期２００６年７月 电子工囊师

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲ Ｖ０１．３２Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００６

ＰＮ结温度传感器原理及应用 赵洪涛

（淮安信息职业技术学院，江苏省淮安市２２３００１）

摘要：介绍了采用ＰＮ结温度传感器进行温度测量的原理，在此基础上给出了ＰＮ结的信号调理电路，分析了各部分电路的特性，给出了由ＳＴＣ８９系列单片机组成的测温电路系统及其程序流程，

并指出了减小测量误差的方法。

关键词：温度传感器；ＰＮ结；信号调理电路；单片机 中图分类号：ＴＰ２１２．１１ ０ 引言

随着测温技术的迅速发展，新的测温传感器不断

出现，如光纤温度传感器、微波温度传感器、超声波温度传感器、核磁共振温度传感器、ＰＮ结温度传感器等在一些领域获得了广泛的应用。本系统充分利用温

度传感器测量温度快速、使用简便的特点，同时结合单片机的使用对数据进行实时处理，从而做到了对温度的

实时控制。 １

ＰＮ结温度传感器工作原理

二极管、三极管的特性与温度有很大关系，因此， 利用电压对温度的依赖关系制成ＰＮ结温度传感器。 已知ＰＮ结的电流．电压方程为： ．，＝（警＋警）Ｈ券）一?］（１） 设 卜警＋警 则

．，＝Ｊｓ（ｅｘｐ（券）一?） （２） （３）

项目试验条件性能要求|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%

2-1高温在105℃空气中放置放置1000小时

2-2低温在-30℃空气中放置放置1000小时在60℃，95%2-3高温

RH条件下，放

高湿放置

置1000小时

2-4热冲击试验

在-30℃的空气

|△R/R|

中放置0.5小

≤±3%

时，

2-4热冲

25℃放1分钟，

击试验

再在105℃的空|△B/B|气中放置0.5小≤±1%时，循环1000次

项目试验条件

3-1引线引线上挂3kg

重物并保持10强度

秒钟率频20-3-2振动200Hz，上下振

试验动4小时，水平

振动4小时

从1米高自然落

3-3跌落在30毫米厚的试验木地板上，共

进行3次

性能要求传感器本体与引线无明显的损伤（开裂、脱落），电性能无异常情况

三.使用注意事项

1)热敏电阻器长期连续工作所允许的温度范围为-30℃到+105℃。尽可能避免负温度系数温度传感器周围环境温度急剧变化。

2)通过负温度系数温度传感器的电流会引起元件自身发热而产生测量误差，因此请在选用前考虑到这一因素。

3)不要超出最大工作电流。

《传感器原理及应用》试卷四

适用班级：（电子071 ，072，073，074，075） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分 评卷人

一、填空题：（共20空，每空1分，共20分）

1、传感器一般由 、 、 测量电路和辅助电源四个部分组成。

2、气敏电阻传感器是利用半导体对气体的__________作用而使其__________发生变化的现象来检测气体的成分和浓度。气敏电阻传感器通常由 、 和封装体等三部分组成。

3、为减少电容式传感器在使用中存在的______________，可以在结构上加保护电极，但要求保护电极和被保护电极要为______________。

4、变隙式电感式传感器与螺线管式电感式传感器都可以用来测位移， _____________线性范围大，______________测量灵敏度高。

5、霍尔片越厚其霍尔灵敏度系数越__________（大或小），霍尔灵敏度系数的含义是指____________________________________________。 6、热电偶产生的热电势一般由

编号：

传感器综合设计实训

实训（论文）说明书

题 目： 温度传感器应用设计 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号：

指导教师： 王守华、童有为、李秀东、

归发弟、胡机秀

2012年 7月 4 日

摘 要

随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测与显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，需要外加信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。数字温度计是一种利用数字显示温度的装置，与传统的水银温度计相比，它具有测温准确，显示直观等优点，因而得到了广泛的应用。

本文的设计主要是基于DS18B20的数字式温度传感器，它具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。本文的设计以STC89C52

光纤传感器

()

新型结构光纤温度传感器

冯　越　贾殿增

　　摘　要　文中介绍一种新型结构光纤温度传感器的制作过程和测试结果,简要分析了工作原理。这种温度传感器具有体积小、结构简单、性能稳定、灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强和耐腐蚀等优点,适合于工业生产和化学反应过程中温度的快速和远距离测量。　　关键词　光导纤维,温度传感器,灵敏度。

ANewKindofOpticalFiberperaFeng(Departmentof)

JmtChemistry,XinjiangUniversity)

　　Abstract　Anopticalfibertemperaturesensorforchemicalreactionandindustrialproduc2tionispresented.Itsstructureisformeddirectlyontothefibrecladdingbychemicaletching.Theexperimentalresultsshowthattheopticalfibertemperaturesensorhasahighsensitivity.　　Keywords　opticalfiber,temperaturesensor,s

电量隔离传感器的检测工作原理

时间:2012-04-07 来源: 作者:电气自动化技术网 点击:

小 113次 字体设置: 大 中

电量隔离传感器/变送器是针对工程中的电量检测

(

监测

)

，提高系统的整体抗干扰能力，而研制开发的一种小体积、高性能的电信号量测部件或模块。

电量隔离传感器/变送器可以对现场的大电流、高电压、功率、频率、相角、电度等电参量进行隔离测量和变换，也可以对各种微弱信号(如各种 桥路信号)进行隔离放大和变换，将其调理后，变换成符合国际通用标准的电压、电流、频率等模拟信号或变换成数字量、开关量状态等信号输出。这些输出信号可 以和传统的指针式仪表相接，也与现代的数字式自控仪表、各种A/D转换器以及计算机系统直接配接，从而可以形成一个组成高可靠的工业检测(监测)或控制系 统。

由于电量隔离传感器在应用中，用户不需做二次开发工作，高电压或大电流信号可 以直接接入产品，（通过端子、插针输入或穿孔方式输入），就可以得到相应的输出信号。因此电量隔离传感器作为信号调理、隔离和变换功能摸块，是工业控制和 数据采集系统中比较理想的变送器产品。

随着科学技术的不断发展，工业控制或检测 (监测)系统对电量隔离传感器的要求也越来越高，特别是在产品的稳定性、检测精