数字化温度传感器29页PPT
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温度传感器精品PPT课件
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0.01 极远紫外
可见光 近红外
5
10
远红外
近紫外 远紫外
5.2 红外温度传感器
相对应的频率大致在4×1014～3×1011 Hz之间，红外线 与可见光、紫外线、x射线、射线和微波、无线电波一起 构成了整个无限连续的电磁波谱。
红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高， 辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发 现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐 渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围 内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。
5.1 半导体温度传感器
半导体材料的电阻率对温度十分敏感，可利 用半导体材料电阻率随温度变化的特征制成半导 体温度传感器，可分为单晶非结型、PN结型、集 成温度传感器等。
5.1.1单晶非结型温度传感器 由半导体材料的电子学特征可知，半导体的
电阻率主要取决于载流子的浓度和迁移率，而载 流子的浓度和迁移率的变化又与温度的变化密切 相关。
3 V＋
10 mV / K
传感器
＋ 放大器 －
2 输入 50 k
1 输出
4 V－
图5-20 电压输出型IC温度传感器放大器的原理框图
5.2 红外温度传感器
任何物体只要其自身及周围的温度不是 绝对零度，都会以电磁波的形式向周围辐射 热量，这种能量叫辐射能。当与周围的温度 相等时，辐射热量过程处于动平衡状态。
5.1 半导体温度传感器
1.迁移率与温度的关系（如书上的图5-1、5-2）
2.电阻率与温度的关系 载流子产生 杂质电离
散射结构
本征激发 电离杂质散射
晶格散射
3.硅温度传感器的结构 4.电阻—温度特性
数字化温度传感器DS18B20使用28页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
数字化温度传感器DS18B20使用
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢
28
数字式传感器PPT课件可编辑全文
dx W
W
(10-4)
由上式可见，当2x/W=n，即x=W/2、W、3W/2、…
时，斜率最大，灵敏度最高。故其输出信号灵敏度Ku为
Ku =2Um/W
(10-5)
可编辑
10
10.1 光栅传感器
10.1.2.2 辨向原理
计量光栅辨向原理电路如图10-4所示。
图10-4 光栅辨向原理图
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11
10.1 光栅传感器
可编辑
9
10.1 光栅传感器
•光栅传感器测位移x的原理： 当位移量x变化一个栅距W时，其输出信号uo变化一个周 期，若对输出正弦信号uo整形成变化一个周期输出一个脉 冲，则位移量x为
x=NW 式中，N—脉冲数；W—光栅栅距。
•输出信号灵敏度： 输出电压信号的斜率为
(10-3)
duo 2Um sin 2x
将这两个信号经求和处理后，可得输出信号为
(10-16)
eo
Eo
sin t
2
x
(10-17)
这是一个幅值不变、相位随磁头与磁栅相对位置x而变化
的信号，利用鉴相电路测量出相位，便可确定x。
可编辑
30
10.2 磁栅传感器
10.2.3磁栅传感器的特点和误差分析
•磁栅传感器录制的磁信号的空间波长稍大于计量光栅 的栅距W；
可编辑
7
10.1 光栅传感器
10.1.2 光栅传感器的测量电路
10.1.2.1 光栅的输出信号
主光栅与指示光栅作相对位移产生莫尔条纹，光电元件在
固定位置观测莫尔条纹移动的光强变化，并将光强转换成电
信号输出。光电元件输出电压uo与位移量x成近似正弦关 系。
《温度传感器概述》PPT课件
7
2．国际实用温标温度标准的同意及实用问题， 国际上协商决定，建立一种既能表达热力学温度 〔即能保证一定的准确度〕，又使用方便、容易 实现的温标，即国际实用温标International Practical Temperature Scale of 1968
(简称IPTS-68)，又称国际温标。
1235.08
1337.58
度 T68/℃
-259.31 -256.108 -252.87 -246.048
-218.798 -182.962
0.01 100.0
419.58
961.93
1064.43
10
传感器与检测技术
四个温度段：规定各温度段所使用的标准仪器 ①低温铂电阻温度计〔13.81K—273.15K〕； ②铂电阻温度计〔273.15K—903.89K〕； ③铂铑-铂热电偶温度计〔903.89K—1337.58K〕； ④光测温度计〔1337.58K以上〕。
SI制有七个根本单位： 长度m，时间s，质量kg，热力学温度〔Kelvin 温度〕K，电流单位A，光强度单位cd〔坎德拉〕， 物质量mol 二个辅助单位： 平面角弧度rad，立体角球面度Sr
2
CONTENTS
传感器与检测技术
§2.1 温标及测温方法 §2.2 膨胀式温度计 §2.3 电阻式温度传感器 §2.4 热电偶传感器
m=1.8n+32 ℉
n= 5/9 (m-32) ℃
13
二、温度传感器的特点与分类 传感器与检测技术
1 温度传感器的物理原理
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化； 蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、融解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
温度传感器ppt.. 共23页
温度传感器的前景及发展方向
温度传感器技术朝着高精度、高可靠性 、宽测量范围、微型化及微功耗方向发展. 并不断开发出一些能在特殊环境下工作的 温度传感器，如可在高低温(一200一 2000℃)、化学腐 蚀性强、电磁干扰严重 的恶劣环境中工作的光纤温度传感器。
Thank you
标准化热电偶的主要性能和特点
热敏电阻温度传感器
热敏电阻是利用半导体（某些金属氧化物如 NiO,MnO2, CuO,TiO2)的电阻值随温度显著变化这一 特性制成的一种热敏元件，其特点是电阻率随温度而 显著变化，一般测温范围：－50 ~ ＋300℃。
壳体
引线
热敏电阻
（a）玻璃罩珠状
（b）片状
（c）垫圈状
数字输出IC温度传感器：带有一个内置参但可以采用自动关闭和单次转换模式 使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从 而将自身发热降到最低。
温度传感器的应用
感测应用： 温度传感器的热转换方式经常被用来测量物理量(如流
量、辐 射、气体压力、气体种类、湿度、热化学反应等)。 这些传感器的测量值都是以热 形式为媒介并以电信号的 方式输出。
温度传感器的应用
生物医学应用： 生物医学的应用必须使用特殊的温度传感器，其中最
重要 的特性是要求低功耗、长期稳定性好、可靠性高以 及在32~44℃之间，精确度小 于0.1℃。
温度传感器的应用
太空应用： 热敏电阻以及硅PN结已经使用于太空温度测量。具有
数字输出功能的智 能温度传感器可应用于未来的卫星设
温度传感器
组员： 赵芮爽 2019210045 白世文 2019210046 侯永涛 2019210047 翟德强 2019210048 宋 莹 2019210049
数字化温度传感器共28页PPT
数字化温度传感器DS18B20
美国DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支 持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用 户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新 一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。DS18B20测量温度范围为 55℃～+125℃。在10℃～+85℃范围内，精度为0.5℃。现场温度直接 以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
DS18B20外形及引脚排列图
DS18B20工作原理
DS18B20测温原理框图如图所示： DS18B20测温原理框图
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小， 用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温 度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产 生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度 寄存器被预置在55℃所对应的一个基数值。计数 器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计 数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值 将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数， 如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器 值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性， 其输出用于修正计数器1的预置值。
DS18B20的主要特性 DS18B20的外形和内部结构 DS18B20工作原理 DS18B20的4个主要数据部件
高速暂存存储器 指令表 DS18B20的应用电路 DS18B20使用中注意事项
DS18B20的主要特性
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 （2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器 与DS18B20的双向通信。 （3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测 温。 （4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极 管的集成电路内。 （5）测温范围55℃～+125℃，在10℃～+85℃时精度为0.5℃。 （6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃，可实现高精度测温。 （7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms时间内 把温度值转换为数字，速度更快。 （8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校 验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 （9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
数字式传感器PPT课件
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数字转换原理
1．辨向原理
光栅的位移变成莫尔条纹的移动后，经光电转换就成电信 号输出。但在一点观察时，无论主光栅向左或向右移动， 莫尔条纹均作明暗交替变化。若只有一条莫尔条纹的信号， 则只能用于计数，无法辨别光栅的移动方向。 为了能辨向，尚需提供另一路莫 尔条纹信号，并使两信号的相位 差为π/2。通常采用在相隔1／4 条纹间距的位置上安放两个光电 元件来实现，
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旋转式光电编码器
• 接触式编码器的实际应用受到电刷的限制。目前应用最广的是 利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。由于其精度高， 可靠性好，性能稳定，体积小和使用方便，在自动测量和自动 控制技术中得到了广泛的应用。目前大多数关节式工业机器人 都用它作为角度传感器。国内已有16位绝对编码器和每转＞ 10000脉冲数输出的小型增量编码器产品，并形成各种系列。
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数字测量系统
第15页/共81页
鉴相法测量系统
• 图10－9为鉴相法测量系统的原理框图。它的作用是通过感应同步器将代表位移量的电相位变化转换成数字 量。鉴相法测量系统通常由位移－相位转换，模一数转换和计数显示三部分组成。
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• 位移－相位转换的功能是通过感应同步器将 位移量转换为电的相位移。
号。
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第43页/共81页
．增量编码器
• 增量编码器，其码盘要比绝对编码器码盘简单得多，一般只需三条码道。这里的码道实际上已不具有绝对 码盘码道的意义。
第44页/共81页
• 与绝对编码器类似，增量编码器的精度主要取决于码盘本身的精度。用于光 电绝对编码器的技术，大部分也适用于光电增量编码器。
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数字转换原理
1．辨向原理
光栅的位移变成莫尔条纹的移动后，经光电转换就成电信 号输出。但在一点观察时，无论主光栅向左或向右移动， 莫尔条纹均作明暗交替变化。若只有一条莫尔条纹的信号， 则只能用于计数，无法辨别光栅的移动方向。 为了能辨向，尚需提供另一路莫 尔条纹信号，并使两信号的相位 差为π/2。通常采用在相隔1／4 条纹间距的位置上安放两个光电 元件来实现，
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旋转式光电编码器
• 接触式编码器的实际应用受到电刷的限制。目前应用最广的是 利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。由于其精度高， 可靠性好，性能稳定，体积小和使用方便，在自动测量和自动 控制技术中得到了广泛的应用。目前大多数关节式工业机器人 都用它作为角度传感器。国内已有16位绝对编码器和每转＞ 10000脉冲数输出的小型增量编码器产品，并形成各种系列。
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数字测量系统
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鉴相法测量系统
• 图10－9为鉴相法测量系统的原理框图。它的作用是通过感应同步器将代表位移量的电相位变化转换成数字 量。鉴相法测量系统通常由位移－相位转换，模一数转换和计数显示三部分组成。
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第17页/共81页
• 位移－相位转换的功能是通过感应同步器将 位移量转换为电的相位移。
号。
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第43页/共81页
．增量编码器
• 增量编码器，其码盘要比绝对编码器码盘简单得多，一般只需三条码道。这里的码道实际上已不具有绝对 码盘码道的意义。
第44页/共81页
• 与绝对编码器类似，增量编码器的精度主要取决于码盘本身的精度。用于光 电绝对编码器的技术，大部分也适用于光电增量编码器。
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数字化温度传感器
21、没有人陪你走一辈子，奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
21、没有人陪你走一辈子，奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联