现有流通各种温度传感器的分析比较

发布时间:2017-04-15  发布者:利坤电子

1、热敏电阻式温度传感器
  对于热敏电阻,按其随温度变化的反应类型,可将其分为三种类型:负电阻温度系数热敏电阻(NTC)、正电阻温度系数热敏电阻(CTR)和高温传感器(PTC)。
  汽车温度传感器中,一般来说,工作温度范围为-40℃~150℃的热敏电阻用于水温和气温的检测;工作温度范围为600℃~1000℃的高温热敏电阻用于排气温度的检测。
  温度传感器的核心部件是热敏电阻,通常由2或3种金属氧化物组成,混合在粘土中,经过高温锻烧成为致密的烧结陶瓷。固定温度下电阻取决于基本材料的电阻率,大小和几何形状,以及电极的接触面积。厚而窄形状的热敏电阻电阻较高,而形状是薄而宽的则具有较低电阻。实际尺寸不受限制,可以根据设计要求可小至0.010英寸或很小的直径,   大尺寸几乎没有限制。
  NTC型温度传感器阻值与温度成反比:温度升高,电阻值下降:温度下降,电阻值升高。通过测量它的电阻值变化就可得到被测环境的温度变化。此种传感器一般为两个针脚,其中一根为搭铁线,一根为信号线;也有少数的传感器利用外壳搭铁,只用一根信号线引出。控制系统为其提供SV的供电电源,传感器将阻值与温度的相应变化转换为电压变化传入控制系统,控制系统利用返回的电压信号进行相关的控制。在汽车上,NTC型有冷却水温传感器、进气温度传感器、排气温度传感器及车内外温度传感器等,它们的工作原理及方式大致相同,且都是两线式。
  2、CTR温度传感器
  此传感器同样利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性制成,但其在临界温度时电阻值将急剧变化。由于它具有这种特性,所以通常将其用作控制开关。
  3、PTC温度传感器
  汽车上用的PTC温度传感器较少,常见的有车厢底板温度传感器。常将底板温度传感器与热电偶式排气温度传感器一起使用,组成过热报警装置。当排气温度超过900℃,底板温度超过125℃时,系统会报警提示。
  4、热电偶式温度传感器
  热电偶采用与上述电阻器   不同的原理。热电偶由2种不同的金属线组成,它们的两端连接在一起,形成一环路。当其中一个接头检测到不同温度时,电流会与温差成比例。其中1根线被并接入一台电压表,测得的电压会与温差成比例。所以使用时将两根线的链接处置于被测点上,而另一接头保持在已知的恒定温度中。早期基准温度设定在零度,而实际上是融化的冰,操作麻烦。现在是让“冷接点”按照室温变化,但需对0℃以上的温度点进行电子补偿。其次从传感点至仪器的连线过长产生的电阻可能导致信号下降和对冷接点的控制的失效。
  尽管存在低信号和引线问题,但是热电偶的简单和耐用,特别是高温能力,甚至可以直接插入到火焰中,上限几乎达到金属熔化点,在尺寸方面,又只受加工细线工艺方面的限制。因而它们仍获得普遍的使用。
  5、铂电阻温度传感器
  金属的温度与电阻特性和热敏电阻相反。在   零度时,金属都是良好的导体。随着温度上升,原子的热激发(振动)逐渐加大破坏电子的流动。高温时金属对电流产生较大电阻。
  金属的温度变化与电阻增加是接近线性的增加。基本不受其它因素影响,相互关系基本上是理想的。所有金属都遵循这一规律。选择铂是由于化学稳定性和所需要的物理性质决定的。但是制作100欧姆的线绕铂电阻存在一些困难,导线   拉制成十分细长才能得到平均100欧姆较高的电阻。然后将细线绕在绝缘陶瓷杆上。在铂电阻的使用中互连引线的电阻往往是个问题。0.2欧姆的引线电阻会导致接近1℃摄氏度的误差。   使用3或4线配置补偿或平衡不需要的电阻。另外铂电阻的加工成本也是很高的。
  6、硅制温度传感器
  硅制传感器利用单一金属自身电阻制成,不需要掺杂多种物质。它的线性良好略大于金属线的线性比例。
  尤其是被封装成玻璃二极管型时,属于成本较低的器件。温度范围较小在-55℃至150℃,灵敏度较高,其较高的电阻和线性的电阻曲线使它成为比较理想的器件。结合基本温度控制和指示,常常直接被用作温度补偿功能组装在许多印刷电路板中。
  7、双金属片式温度传感器
  双金属片式温度传感器的核心部件是由热膨胀系数不同的两种金属板粘和而成。随着温度变化,金属片会向变形系数小的一侧弯曲,从而实现电路通断,达到开关的作用。汽车上应用的双金属片式温度传感器有柴油车的预热开关等等。
  8、传感器比较
  热敏电阻   灵敏,电阻值范围和尺寸可选择范围大,但属于非线性,具有负温度系数。热电偶可在炽热及以上的温度范围内工作,但其输出低,因而要求特别的调节,包括冷接点补偿。铂传感器是   线性的,但局限于低的电阻值。硅传感器具有正温度系数,灵敏度是铂类传感器的两倍,但是电阻值较高。温度上限为150℃。
  现在的市场趋势是:   小的传感器,   轻的质量和   低的成本。传感器应能尽可能快地,尽可能简单地固定。同时反应时间的要求也要稳步增加,上述温度传感器特点各有不同,其中热敏电阻式温度传感器   适合成为尾气温度传感器的开发平台。

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