船舶温度传感器种类、原理及发展趋势
温度传感器的发展简述
温度传感器的发展简述北京航空航天大学仪器光电学院李庆丰温度传感器使用范围广泛，数量多，居各种传感器之首。
它的发展大致经历了三个阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器和智能温度传感器。
目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。
1．热电阻、热电偶传感器热电阻和热电偶传感器属于传统的分立式温度传感器。
热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化。
目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
1821年德国物理学家塞贝克(Seebeck)发现了不同金属组成偶合的热电效应，但受当时的科学和工业生产水平的限制未被应用。
经科学家们半个多世纪对不同金属材料的构成及它们的热电势与温度的关系，进行了大量的研究和实验，直至1886年列·沙太列尔(Le·Chatelier)研制成铂铑_(10)合金丝与纯铂丝组成的热电偶。
图1德国物理学家塞贝克发现不同金属组成偶合的热电效应根据目前测温领域的发展和国际上各国实验室公布的研究成果来看，热电偶新材料的研究是大家关注的焦点。
要从根本上解决热电偶不均匀性带来问题，必须从热电偶的材料入手，各国目前都着手研究使用纯金属材料来制作热电偶[1-3]。
早在ITS-90温标实施前，加拿大人E.H.McLaren和E.G.Murdock就开始了对金-铂热电偶进行研究，发现使用纯铂和纯金构成的热电偶具有良好的复现性。
之后，美国NIST、英国NPL、韩国KRISS等机构也都进行了研究。
目前国际上已经有了得到大家认可的金-铂热电偶的分度表，金-铂热电偶已经进入了应用阶段。
我国已经开展了此项研究。
1993年由德国人F.Edler和法国人H.J.Jung开始了在0℃～1084℃对铂-钯热电偶进行研究并在国际温度咨询委员会(CCT)上发表了有关文章，后来意大利人L.Crovini在600℃～1300℃温区内对铂-钯热电偶也进行了研究。
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理温度传感器是一种集成电路或器件，用于测量环境或物体的温度。
根据其工作原理和分类，常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶、热电阻、红外线传感器以及半导体温度传感器等。
1. 热敏电阻（Thermistor）热敏电阻是一种元件，其电阻值随温度的变化而变化。
根据电阻与温度之间的关系，热敏电阻分为两种类型：负温度系数（NTC）热敏电阻和正温度系数（PTC）热敏电阻。
NTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，常用于测量环境温度。
PTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而增加，常用于过载保护和温度控制。
2. 热电偶（Thermocouple）热电偶是由两种不同金属线组成的开路回路。
当热电偶的两个接头处于不同温度下时，会产生温差电势。
该电势与两个接头之间的温差成正比。
通过测量温差电势，可以计算出温度值。
热电偶具有广泛的测温范围和较高的准确性，因此被广泛应用于工业领域。
3.热电阻（RTD）热电阻是一种利用材料的电阻与温度之间的关系来测量温度的传感器。
常见的热电阻材料是铂（Pt），因为铂的电阻与温度之间的关系比较稳定和预测性好。
热电阻的工作原理是利用热电阻材料的电阻随温度的变化而变化，通过测量电阻值来计算温度。
4. 红外线传感器（Infrared Sensor）红外线传感器是利用物体释放的热辐射来测量温度的传感器。
红外线传感器可以通过测量物体辐射的红外线能量来计算出物体的温度。
红外线传感器常用于非接触式测温，特别适用于测量高温、移动对象或远距离测温。
5. 半导体温度传感器（Semiconductor Temperature Sensor）半导体温度传感器是利用半导体材料的电特性随温度变化而变化的传感器。
根据不同的半导体材料和工作原理，半导体温度传感器可以分为基于PN结的温度传感器（比如二极管温度传感器）、基于电压输出的温度传感器（比如温度传感器芯片）以及基于电流输出的温度传感器（比如恒流源温度传感器）等。
常用温度传感器解析,温度传感器的原理、分类及应用
常用温度传感器解析，温度传感器的原理、分类及应用温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
温度传感器的分类接触式接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。
温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。
一般测量精度较高。
在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。
但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。
它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。
在日常生活中人们也常常使用这些温度计。
随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。
低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。
利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量 1.6～300K范围内的温度。
非接触式它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。
这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。
最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。
辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。
各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。
只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。
如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。
船舶压力传感器
船舶压力传感器种类、原理及发展趋势【摘要】：船舶压力传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
下面就介绍关于陶瓷压力传感器、应变片压力传感器、扩散硅压力传感、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器的原理。
关键词：力学传感器，压力传感器，船舶压力传感器Abstract：Ship of a wide range of pressure sensors, such as resistance strain gauge pressure sensors, semiconductor strain gauge pressure sensors, piezoresistive pressure sensors, inductive pressure sensors, capacitive pressure sensor, resonant pressure sensor and capacitive accelerometer, etc. However, the most widely used is the piezoresistive pressure sensor, it has a very low price and high accuracy and good linearity. Following the introduction of ceramic pressure sensors, strain gauge pressure sensor, the proliferation of silicon pressure sensing, sapphire pressure sensors, piezoelectric pressure sensor principleKey words：Mechanical sensor，Pressure sensor ,Ships pressure sensor 参考文献：百度/view/54664.htm，豆丁网，中国船员网1 、陶瓷压力传感器原理抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥 ( 闭桥 ) ，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为 2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V 等，可以和应变式传感器相兼容。
温度传感器概述、应用及原理(热敏电阻器、电阻温度探测器、热电偶、固态热传感器)
温度传感器概述、应用及原理（热敏电阻器、电阻温度探测器、热电偶、固态热传感器）热敏电阻器用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。
许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。
在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。
表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。
这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。
其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。
以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为14.050KΩ。
图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。
如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下：这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。
热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。
根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。
有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合。
例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。
图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。
电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref也将是5V。
热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
《温度传感器》课件
04
温度传感器的选型与使用注意事项
温度传感器的选型原则
根据测量范围选择
根据所需测量的温度范围选择合 适的温度传感器，如热电偶适用 于高温测量，而热敏电阻则适用
于中低温测量。
根据精度要求选择
根据测量精度要求选择合适的温度 传感器，如高精度测量需要使用热 电偶或热电阻等高精度温度传感器 。
根据环境因素选择
温度传感器的分类
总结词：种类介绍
详细描述：温度传感器有多种类型，常见的有热电阻、热电偶、集成温度传感器等。不同类型的温度传感器有不同的特点和 适用范围。
温度传感器的工作原理
总结词：工作机制
详细描述：温度传感器的工作原理基于热电效应、热电阻效应等物理效应，通过感知物体温度变化产 生的物理量变化，转换为电信号输出。
02
常见温度传感器介绍
热电阻型温度传感器
总结词
基于热电阻原理，通过测量电阻值变化来感知温度变化。
详细描述
热电阻型温度传感器利用金属导体随温度变化的电阻值来测 量温度。常见的热电阻材料有铜、镍、铂等，其中铂电阻精 度高，稳定性好，广泛应用于工业和科研领域。
热电偶型温度传感器
总结词
基于热电效应原理，通过测量热电势来反映温度变化。
农业与园艺领域
总结词
农业与园艺领域中，温度传感器对于作物生长、动物 养殖和农业设施的运行具有重要意义。
详细描述
在农业领域，温度传感器可以监测温室、畜禽舍、渔塘 等场所的温度变化，帮助养殖户和农民及时调整环境温 度，保证动植物的正常生长和生产效益。在园艺领域， 温度传感器可以用于监测植物生长环境的温度变化，如 花房、植物培养室等场所的温度控制，促进植物健康生 长和提高园艺产品的品质。此外，温度传感器还可以用 于农业设施的温度监测和控制，如农业机械、灌溉系统 等设备的运行状态和温度管理。
温度传感器原理
温度传感器原理温度传感器是一种用于测量温度的装置，它可以将温度的物理量转换为电信号输出。
温度传感器的工作原理基于不同物质的温度敏感性不同，当温度改变时，物质的电阻、电压或电流也会相应地改变，从而实现温度的测量。
一、热敏电阻传感器热敏电阻传感器是一种基于热敏材料电阻随温度变化而变化的温度传感器。
热敏电阻传感器中常用的热敏材料有铂、镍、铜等，它们具有较大的温度系数，即温度变化时，电阻值变化较大。
在热敏电阻传感器中，热敏电阻元件与电路相连，形成一个电阻电路。
当热敏电阻传感器与被测温度环境接触时，温度的变化会导致热敏电阻元件的电阻值发生变化，进而改变整个电路的电阻。
通过测量电路的电阻值的变化，在一定的电路条件下，可以计算出对应的温度值。
二、热电偶传感器热电偶传感器是一种基于热电效应的温度传感器。
热电偶传感器由两种不同材料的金属导线组成，这两种导线的连接处形成一个测温点，称为热电接头或热电焊点。
当热电偶传感器的测温点与被测物体接触时，由于两种金属导线的热电效应不同，形成了一个由温度差产生的电动势，即热电势。
通过测量热电偶传感器产生的电动势，可以推算出对应的温度。
热电偶传感器具有较宽的测温范围、较高的测温精度和较快的响应速度，因此在工业领域应用十分广泛。
三、半导体温度传感器半导体温度传感器是一种基于半导体材料的电阻随温度变化而变化的温度传感器。
半导体温度传感器常采用硅、锗等材料制成，具有较高的灵敏度和较快的响应速度。
半导体温度传感器的工作原理是通过利用半导体材料的温度特性，即随着温度的升高，电阻值发生变化。
通过测量半导体温度传感器的电阻值变化，可以计算出对应的温度值。
半导体温度传感器体积小、响应快，因此在电子设备中得到广泛应用。
四、红外温度传感器红外温度传感器是一种基于物体辐射的温度测量器。
它利用物体在不同温度下的红外辐射特性，通过检测红外辐射能量来测量物体表面的温度。
红外温度传感器通过接收物体发出的红外辐射能量，并将其转换为电信号。
温度传感器的种类与用途
01
温度传感器的基本概念与分类
温度传感器的定义与原理
温度传感器的原理多种多样，包括热敏电阻、热电偶、光纤传感等
• 不同原理的温度传感器适用于不同的测量场景和范围
温度传感器是一种测量和监控温度的装置
• 通过将温度转换为可测量的物理量（如电阻、电压、电流等） • 利用传感器的特性将温度信息转换为可读数据
03
温度传感器的应用领域与实例
工业领域的温度传感器应用
01
钢铁工业： 测量熔炉、
锅炉等设
备的温度
石油化工： 测量管道、
02
储罐等设
备的温度
电力工业：
03
测量发电
机、变压
器等设备
的温度
制造业：
测量各种
04
加工设备
的温度
家用电器中的温度传感器应用
空调：测量室 内温度，控制 空调的运行状
态
01
冰箱：测量冰 箱内部温度， 控制制冷系统
温度传感器的分类方法
根据测量原理分类
• 热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻随 温度变化的特性测量温度 • 热电偶温度传感器：利用热电偶效应测 量温度 • 光纤温度传感器：利用光纤传输特性测 量温度
根据测量范围分类
• 低温温度传感器：测量范围在-200℃ 至0℃之间 • 中温温度传感器：测量范围在0℃至 1000℃之间 • 高温温度传感器：测量范围在1000℃ 以上
温度传感器的市场需求与预测
随着全球经济的不断发展，温度传感器 的市场需求将持续增长
预测未来几年，温度传感器市场将保持 稳定增长，各类温度传感器将有更大的 应用空间
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温度传感器的工作原理
温度传感器的工作原理
温度传感器是在宇航、航空、自动控制及检测等领域使用最多的传感
器之一，其工作原理则涉及各种传感技术。
首先，温度传感器可以采用物理原理来实现测量温度。
常见的物理原
理包括热敏电阻（RTD）和热电偶（Thermocouple）。
热敏电阻是一种
特殊的电阻，其电阻值会随着环境温度的变化而变化。
热电偶是一种
特殊的电位器，两种不同的金属合金的接口会因温度的变化而产生特
定的电位。
这两种物理原理都可以实现温度检测。
另外，温度传感器也可以采用化学原理来实现测量温度。
这种方式利
用化学发光特性来检测温度，这种传感机制被称为“LED温度传感器”，也有助于温度检测。
最后，还有一种特殊的温度传感器，被称为“紫外线温度传感器”，
利用紫外线照射物体表面，分析反射出来的紫外线来准确测量温度。
总之，温度传感器通过物理原理、化学原理以及紫外线波长来测量温度，这样可以根据实际需要帮助我们更准确、更快速地测量温度变化，为我们提供工作中所需要的准确信息。
温度传感器原理
温度传感器原理1. 引言温度传感器（Temperature Sensor）是一种用于测量环境或物体温度的设备。
它在许多领域中广泛应用，包括气象学、工程、医疗和电子设备等。
本文将介绍温度传感器的工作原理。
2. 温度测量原理温度传感器的工作原理通常基于物质的热传导、热电效应或红外辐射等原理。
常见的温度传感器类型包括热电偶、热敏电阻和红外温度传感器等。
2.1 热电偶热电偶是一种基于热电效应的温度传感器。
它由两种不同种类的金属导线组成，这两种导线连接在一起形成一个热电偶焊点。
当焊点处于不同温度时，两种金属之间会产生电动势，该电动势与温度差成正比。
通过测量热电偶的电压变化，可以计算出温度。
2.2 热敏电阻热敏电阻也是一种常见的温度传感器。
它是一种半导体材料，其电阻随温度变化而变化。
一般情况下，热敏电阻的电阻值随温度的升高而增加。
通过测量热敏电阻的电阻值变化，可以推算出温度。
2.3 红外温度传感器红外温度传感器是一种利用物体发出的红外辐射来测量温度的传感器。
物体的温度与其发出的红外辐射强度有关，红外温度传感器通过测量红外辐射的强度来计算物体的温度。
3. 温度传感器的工作流程温度传感器的工作流程通常包括感知、转换和输出等步骤。
3.1 感知温度传感器首先感知周围环境或物体的温度。
根据传感器的类型，它可以通过检测热能、电阻变化或红外辐射等方式来感知温度。
3.2 转换一旦感知到温度，温度传感器将温度信号转换为电信号。
在热电偶中，温度差会产生电动势，热敏电阻则会导致电阻值的变化。
红外温度传感器会将红外辐射强度转换为电信号。
3.3 输出温度传感器最终将转换后的电信号输出给其他设备或系统进行处理或显示。
输出可以是模拟信号或数字信号，具体取决于传感器的类型和应用需求。
4. 应用领域温度传感器在各个领域中具有广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域：•气象学：用于测量大气温度，提供气象预报数据。
•工程领域：用于监控和控制工业过程的温度，如炉温控制、液体温度监测等。
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柴油机测试技术 1 船舶温度传感器种类、原理及发展趋势 【摘要】：温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测
量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。 温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触，而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器，以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度（如慢速行使的火车的轴承温度，旋转着的水泥窑的温度）及热容量小的物体（如集成电路中的温度分布）。温度传感器的种类较多，我们介绍几种主要的温度传感器及应用电路
【关键词】：传感器 热电阻 热电偶 光纤温度传感器
输出信号 【Abstract】：Temperature measurements are internal combustion engines
and power unit one of the important test, the temperature measurement can be divided into contact and non-contact temperature measurement temperature measurement two categories, temperature sensitive components are not contacted with the measured medium. Temperature sensor output signal of the ship model can be broadly divided into three categories: digital temperature sensor, logic output temperature sensor, analog temperature sensor.
【Keywords】：Sensor; Thermal Resistance; Thermocouple; Output signal
由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。常用的测温传感器的种类与测温范围如附表一所示。
一．热电阻传感器
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度，下面主要具体介绍铂热电阻传感器 柴油机测试技术 2 1，基本原理 热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的原理制成的。铂属贵重金属,具有耐高温、温度特性好、使用寿命长等特点,因而得到广泛应用。铂电阻阻值与温度之间的关系是非线性,即 Rt = R0 ( I +αt +βt2 ) ( t在0～630℃之间) (1) 式中: Rt —铂热电阻的电阻值,Ω; R0 —铂热电阻在0℃时的电阻值, R = 100Ω; α—一阶温度系数,α = 3.908 ×10 -3 ( ℃) β—二阶温度系数,β = 5.802 ×10 -7 ( ℃) 在实际测温电路中,测量的是铂电阻的电压量,因而需由铂热电阻的电阻值推导出相应的电压值与温度之间的函数关系,即 Ut = f (Rt ) = f[ f ( t) ] (2)
从而计算出(即测量)实际的温度。
2. 设计方案 铂热电阻测温电路的总体方案为:依据铂热电阻阻值的测量从而计算出(测量)实际的温度。为了提高测量精度,减少误差,采用三导线单臂电桥测量,测量电压是毫伏级。为此测量电压必须经过放大器放大后,才能输入到微机A /D或V /F部分进行计算机处理,从而实现微机数字化温度测量,提高测温的准确
性。
3．测温电路的电源部分 由于铂热电阻接在三导线单臂电桥,铂热电阻的单臂电桥需要电源供电,供电电压UA = 5V。采用计算机进行测量,又需要提供微机整机电源。这样需要提供两套电源。为了提高测量温度精度,减少对测温电路的干扰,这两套电源采用相互独立的电源供电,电路如图。UA = 5V为铂热电阻电源,U为微机电源。
1.1 测量电路 工业测量用电阻温度计,其阻值Rt 的变化是用电桥来测量的。在现场中,为了提高测量精度,减少非线性误差,采用了三导线单臂电桥。 柴油机测试技术 3 1.2 三导线单臂电桥 图中电桥供电电压UA = 5V。为了保证电压精度,采用WR2 =Ω来调节电桥电源电压UB ,使UB = 4V,WRt 为150Ω的滑线电阻,其目的在于保证电桥电路中当t = 0℃时,Ut = 0V,Ao为电桥独立接地点。 桥臂电阻R1 =R2 = 10KΩ,根据串联电路特性求电桥a、b两点的电位,即 Ua/Rt = UB/(R2 +Rt) Ub/WR1 = UB/(WR1 +Rt) 则 Ua =UB Rt / (R2 +Rt ) (3) Ub =UBWR1 / (R1 +WR1 ) (4) 由电桥初始平衡条件可得 R2/Rt = R1/WR1 即 R2 ×WR1 =R1 ×Rt 而 Rt = R0+ △Rt 由图可知: 将R2 ×WR1 =R ×Rt , Rt = R0 + △Rt 及式(1)式入式(5)得 Ut =Ua - Ub =UB R1R0 (αt +βt2 ) /2αt2R0 + R0 + R2 )(R1 +WR1 ) (6) 式(6)中的Ut 为毫伏级。 电压放大回路 由于三导线测量的电压U是毫伏级,而微机的A /D或V /F转换需要5V电压,为此测量电压必须经过精密放大器的放大后,才能作为A /D或V /F转换的输入值。精密放大器电路如图所示。 式(1)适合的温度范围为0～630℃代入式( 6)中,得 Ut = 0. 084V。 如果放大后的Uf 以5V为上限,则放大倍数Kmax =5V /Ut = 5 /0. 084=59. 25,即放大倍数不能超过此值,反之,如果放大倍数取得太小,那么A /D 或转换分辨力降低。因此,放大倍数应取30～50为宜,本文取K = 50。 柴油机测试技术 4 图3 精密放大器电路 微机测温的计算 由于K = 50,则 Uf = KUt (7) 将式(7)代入式(6)并代入相应参数值,经过整理得 (1. 1604 - 0. 01172Uf ) t2 + (78. 942Uf - 7816. 04) t = 0 (8) 式(8)即是本文所要推导的t = f (Uf )的函数式。利用此式只要对A /D或V /F检测出Uf 的值,可能计算出测量温度值t = ( - b - b2 - 4ac) /2a。由于微机采用节节点浮点数进行计算,从而求出铂热电阻的实际温度值。
4. 实际应用 根据以上的铂热电阻测温电路的设计,进行实际应用测试。以实际温度为0 ～630℃进行测试计算,计算结果如附表。 附表达式取值表
二．PN结温度传感器及测温电路原理 柴油机测试技术
5 PN结温度传感器 工作原理
晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—+150℃。典型的温度曲线如图1所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。
应用电路
图（2）是采用PN结温度传感器的数字式温度计，测温范围-50—150℃，分辨率为0.1℃,在0—100℃范围内精度可达±1℃。
图中的R1，R2，D，W1组成测温电桥，其输出信号接差动放大器A1，经放大后的信号输入0—±2.000V数字式电压表（DVM）显示。放大后的灵敏度10mV/℃。A2接成电压跟随器。与W2配合可调节放大器A1的增益。 通过PN结温度传感器的工作电流不能过大，以免二极管自身的温升影响测量精度。一般工作电流为100—300mA。采用恒流源作为传感器的工作电流较为复杂，一般采用恒压源供电，但必须有较好的稳压精度。 柴油机测试技术
6 精确的电路调整非常重要，可以采用广口瓶装入碎冰渣（带水）作为0℃的标准，采用恒温水槽或油槽及标准温度计作为100℃或其它温度标准。在没有恒水槽时，可用沸水作为100℃的标准（由于各地的气压不同，其沸点不一定是100℃，可用0—100℃的水银温度计来校准）。 将PN结传感器插入碎冰渣广口瓶中，等温度平衡，调整W1，使DVM显示为0V，将PN结传感器插入沸水中（设沸水为100℃），调整W2，使DVM实现为100.0V，若沸水温度不是100℃时，可按照水银温度计上的读数调整W2，使DVM显示值与水银温度计的数值相等。再将传感器插入0℃环境中，等平衡后看显示是否仍为0V，必要时再调整W1使之为0V，然后再插入沸水，看是否与水银温度计计数相等，经过几次反复调整即可。 图中的DVM是通用3位半数字电压表模块MC14433，可以装入仪表及控制系统中作显示器。MC14433的应用电路可参考本网站的常用A/D转换器中的技术手册。它的主要技术指标如下：
基本量程：±1.999V(2V) 线性误差：该读数的0.05%±1字 电源：5—7.5V单电源 平均功耗：300mW 过量程时：数字闪烁 DU脚接地时：数据可保持 DA型线性PN结温度传感器 DA型线性PN结温度传感器是一种新型半导体敏感器件, 它是一种负温度系数温度—电压转换器件。它以优良的线性度，精确的互换性而挤身于热电偶，铂电阻，和热敏电阻的测控温行列之中。它兼有热电偶，铂电阻，热敏电阻的各自