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温度传感器工作原理

温度传感器工作原理金属膨胀原理设计的传感器 双金属片式传感器 双金属杆和金属管传感器 液体和气体的变形曲线设计的传感器 电阻传感 正温度系数 负温度系数 热电偶传感 数字温度传感器工作原理 红外温度传感器工作原理
温度传感器工作原理
金属膨胀原理设计的传感器

金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。
双金属片式传感器
双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成,随着温度变化,材料A比另外一种金属膨胀程度要高,引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。
双金属杆和金属管传感器
随着温度升高,金属管(材料A)长度增加,而不膨胀钢杆(金属B)的长度并不增加,这样由于位置的改变,金属管的线性膨胀就可以进行传递。反过来,这种线性膨胀可以转换成一个输出信号。
液体和气体的变形曲线设计的传感器
在温度变化时,液体和气体同样会相应产生体积的变化。
多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化,这样产生位置的变化输出(电位计、感应偏差、挡流板等等)。
电阻传感
金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。
对于不同金属来说,温度每变化一度,电阻值变化是不同的,而电阻值又可以直接作为输出信号。
电阻共有两种变化类型
正温度系数
温度升高 = 阻值增加
温度降低 = 阻值减少
负温度系数
温度升高 = 阻值减少
温度降低 = 阻值增加
热电偶传感
热电偶由两个不同材料的金属线组成,在末端焊接在一起。再测出不加热部位的环境温度,就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体,所以称之为热电偶。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时,输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言,这个数值大约在5~40微伏/℃之间。
由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。

数字温度传感器工作原理
开始供电时,数字温度传感器处于能量关闭状态,供电之后用户通过改变寄存器分辨率使其处于连续转换温度模式或者单一转换模式。在连续转换模式下,数字温度传感器连续转换温度并将结果存于温度寄存器中,读温度寄存器中的内容不影响其温度转换;在单一转换模式,数字温度传感器执行一次温度转换,结果存于温度寄存器中,然后回到关闭模式,这种转换模式适用于对温度敏感的应用场合。在应用中,用户可以通过程序设置分辨率寄存器来实现不同的温度分辨率,其分辨率有8位、9位、10位、11位或12位五种,对应温度分辨率分别为1.0℃、0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃,温度转换结果的默认分辨率为9位。DS1722有摩托罗拉串行接口和标准三线接口两种通信接口,用户可以通过SERMODE管脚选择通信标准。

红外温度传感器工作原理
红外线
红外线是一种人眼看不见的光线,但事实上它和其它任何光线一样,也是一种客观存在的物质。任何物体只要它的温度高于热力学零度,就会有红外线向周围辐射。红外线是位于可见光中红色光以外的光线,故称红外线。它的波长范围大致在0.75~100μm的频谱范围之内。
红外辐射
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,太阳光谱的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之内,因此人们又将红外辐射称为热辐射或者热射线。
传感原理
热传感器是利用辐射热效应,使探测器件接收辐射能后引起温度升高,进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。多数情况下是通过赛贝克效应来探测辐射的,当器件接收辐射后,引起一非电量的物理变化,也可通过适当变化变为电量后进行测量。
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