《温度传感器》课件.ppt
《《温度传感器》课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《温度传感器》课件.ppt(94页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第四章 温度传感器 汽车电子控制基础情景模拟情景模拟温度传感器温度传感器热电偶热电偶热电阻热电阻热敏电阻热敏电阻汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器为了解发动机的热状态,计算进气的质量流量及为了解发动机的热状态,计算进气的质量流量及进行排气净化处理,需要有能够连续、精确地测进行排气净化处理,需要有能够连续、精确地测量冷却液温度、进气温度与排气温度的传感器。量冷却液温度、进气温度与排气温度的传感器。温度传感器根据工作原理不同,可分为热电偶型、热敏电阻型、金属测温电阻型、晶体管型、集成型等汽车上温度传感器常用的有汽车上温度传感器常用的
2、有:n金属热电阻式金属热电阻式n热电偶式热电偶式n热敏电阻式热敏电阻式汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器测测量用部件量用部件优优点点缺点缺点热电热电偶偶1.可可测测定很小部位的温度;定很小部位的温度;2.可可缩缩短滞后短滞后时间时间;3.耐振动与冲击;耐振动与冲击;4.适于测定温度差;适于测定温度差;5.测定范围宽。测定范围宽。1.需要需要标标准触点;准触点;2.标标准触点与准触点与补偿导线补偿导线有有误误差;差;3.在常温下,不注意修正,难以得到在常温下,不注意修正,难以得到较高的精度。较高的精度。热电热电阻阻1.适于适于测测
3、定定较较大范大范围围的平均温度;的平均温度;2.不需要不需要标标准触点等;准触点等;3.与热电偶相比,常温左右的精度与热电偶相比,常温左右的精度较高。较高。1.难难以以缩缩短滞后短滞后时间时间;2.在振在振动严动严重的重的场场所下可能出所下可能出现现破破损损;3.受导线电阻的影响,需要修正。受导线电阻的影响,需要修正。热热敏敏电电阻阻1.可可测测量很小部位的温度;量很小部位的温度;2.可可缩缩短滞后短滞后时间时间;3.灵敏度高;灵敏度高;4.不能忽略导线电阻造成的误差;不能忽略导线电阻造成的误差;5.最适于测量微小的温度差;最适于测量微小的温度差;6.测量机构简单且价格低廉;测量机构简单且价格
4、低廉;7.因信噪比较高,所以对系统性计因信噪比较高,所以对系统性计量工程来说经济性好。量工程来说经济性好。1.因因电电阻与温度阻与温度间间的非的非线线性程度性程度较严较严重,有重,有时时需要做需要做线线性性处处理;理;2.有有时时需要互需要互换换用用电电阻;阻;3.振动严重的场合可能会造成破损。振动严重的场合可能会造成破损。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器几种温标的对比 正常体温为正常体温为37 C C,相当于华氏温度多少度?,相当于华氏温度多少度?汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章
5、 温度传感器温度传感器接触式测温接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触,经过换热后两者温度相等。温度敏感元件与被测对象接触,经过换热后两者温度相等。(1)(1)膨胀式温度计膨胀式温度计 (2)(2)热电阻温度计热电阻温度计 (3)(3)热电偶温度计热电偶温度计 (4)(4)其他原理的温度计其他原理的温度计直观、可靠,测量仪表也比较简单直观、可靠,测量仪表也比较简单特点特点非接触测温非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触,而是通过辐射能量温度敏感元件不与被测对象接触,而是通过辐射能量进行热交换,由辐射能的大小来推算被测物体的温度。进行热交换,由辐射能的大小来推算被测物体的温度。(1)(1)辐射
6、式温度计辐射式温度计 (2)(2)光纤式温度计:光纤式温度计:特点特点不与被测物体接触,不破坏原有的温度场。精度一般不高不与被测物体接触,不破坏原有的温度场。精度一般不高。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器物物理理现现象象体积热膨胀体积热膨胀电阻变化电阻变化温差电现象温差电现象导磁率变化导磁率变化电容变化电容变化压电效应压电效应超声波传播速度变化超声波传播速度变化物质物质颜色颜色PN结电动势结电动势晶体管特性变化晶体管特性变化可控硅动作特性变化可控硅动作特性变化热、光辐射热、光辐射种种类类铂测温电阻、热敏电阻铂测温电阻、热敏电阻
7、热电偶热电偶BaSrTiO3陶瓷陶瓷石英晶体振动器石英晶体振动器超声波温度计超声波温度计示温涂料示温涂料液晶液晶半导体二极管半导体二极管晶体管半导体集成电路温度传感器晶体管半导体集成电路温度传感器可控硅可控硅辐射温度传感器辐射温度传感器光学高温计光学高温计1.气体温度计气体温度计2.玻璃制水银温度计玻璃制水银温度计3.玻璃制有机液体温度计玻璃制有机液体温度计4.双金属温度计双金属温度计5.液体压力温度计液体压力温度计6.气体压力温度计气体压力温度计1热铁氧体热铁氧体2Fe-Ni-Cu合金合金汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器汽车
8、上主要温度传感器汽车上主要温度传感器1 1)冷却液温度传感器;)冷却液温度传感器;2 2)进气温度传感器;)进气温度传感器;3 3)变速器油温传感器;)变速器油温传感器;4 4)排气温度传感器(催化剂温度传感器);)排气温度传感器(催化剂温度传感器);5 5)EGREGR废气循环监测温度传感器;废气循环监测温度传感器;6 6)车外温度传感器;)车外温度传感器;7 7)车内温度传感器;)车内温度传感器;8 8)日照温度传感器;)日照温度传感器;9 9)空调蒸发器出口温度传感器;)空调蒸发器出口温度传感器;1010)热敏铁氧体温度传感器;)热敏铁氧体温度传感器;1111)排气温度传感器;)排气温度
9、传感器;1212)冷却液温度表传感器)冷却液温度表传感器1313)蓄电池温度传感器;)蓄电池温度传感器;1414)热敏开关。)热敏开关。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器第一节第一节 热电阻式温度传感器热电阻式温度传感器热电阻效应:物质的电阻率随其本身温度变化而变化的现象热电阻式传感器:根据热电阻效应制成的传感器 图4-1热电阻的结构汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感
10、器热电阻的类型:1.半导体热敏电阻2.金属热电阻取一只取一只 100W/220V 灯泡,用万用表测量其电阻值,可以发现其冷灯泡,用万用表测量其电阻值,可以发现其冷态阻值只有几十欧姆,而计算得到的额定热态电阻值应为态阻值只有几十欧姆,而计算得到的额定热态电阻值应为484 。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器一、半导体热敏电阻一、半导体热敏电阻利利用用半半导导体体的的电电阻阻值值随随温温度度显显著著变变化化的的特特性性制制成成由由金金属属氧氧化化物物和和化化合合物物按按不同的配方比例烧结不同的配方比例烧结优优 点:点:(1)(1)热
11、敏电阻的温度系数比金属大(热敏电阻的温度系数比金属大(4 49 9倍)倍)(2)(2)电电阻阻率率大大,体体积积小小,热热惯惯性性小小,适适于于测测量量点点温温、表表面面温温度度及及快快速速变化的温度。变化的温度。(3)(3)结构简单、机械性能好。结构简单、机械性能好。缺点缺点:线性度较差,复现性和互换性较差。:线性度较差,复现性和互换性较差。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器热敏电阻分类:正温度系数(PTC)负温度系数(NTC)临界温度系数(CTR)热敏电阻典型特性热敏电阻典型特性汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章
12、温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器PTCPTC热敏电阻热敏电阻正温度系数正温度系数 钛酸钡掺合稀土元素烧结而成钛酸钡掺合稀土元素烧结而成 用途:彩电消磁,各种电器设备的过热保护,用途:彩电消磁,各种电器设备的过热保护,发热源的定温控制,限流元件。发热源的定温控制,限流元件。CTRCTR热敏电阻热敏电阻负温度系数负温度系数 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物,在磷、硅氧化以三氧化二钒与钡、硅等氧化物,在磷、硅氧化 物的弱还原气氛中混合烧结而成物的弱还原气氛中混合烧结而成 用途:温度开关。用途:温度开关。NTCNTC热敏电阻热敏电阻很高的负电阻温度系数很高的负电阻温度系数 主要由主要
13、由MnMn、CoCo、NiNi、FeFe、CuCu等过渡金属氧化物等过渡金属氧化物 混合烧结而成混合烧结而成 应用:点温、表面温度、温差、温场等测量应用:点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路自动控制及电子线路的热补偿线路热敏电阻分类汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器NTC热敏电阻1.热敏电阻的主要特性2.热敏电阻的结构3.热敏电阻的主要参数4.热敏电阻的线性化汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器1.热敏电阻的主要特性 NTCNTC型热敏电
14、阻,在较小的温度范围内,电阻型热敏电阻,在较小的温度范围内,电阻-温度特性温度特性式中式中 R RT T,R R0 0热敏电阻在绝对温度热敏电阻在绝对温度T T,T T0 0时的阻值时的阻值()();T T0 0,T T 介质的起始温度和变化温度(介质的起始温度和变化温度(K K););t t0 0,t,t 介质的起始温度和变化温度(介质的起始温度和变化温度(););B B 热敏电阻材料常数,一般为热敏电阻材料常数,一般为200020006000K6000K,其大小取决于热敏电阻的材料。其大小取决于热敏电阻的材料。温度特性温度特性汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感
15、器第四章第四章 温度传感器温度传感器 B B和和值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数,值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数,热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多,热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多,所以它的灵敏度很高。所以它的灵敏度很高。热敏电阻的电阻温度系数热敏电阻在其本身温度变化1时,电阻值的相对变化量汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器 伏安特性在稳态情况下,通过热敏电阻的电流I与其两端的电压U之间的关系 汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器当流过热敏
16、电阻的电流很小时:不足以使之加热。电阻值只决定于环境温度,伏安特性是直线,遵循欧姆定律。主要用来测温。当电流增大到一定值时:流过热敏电阻的电流使之加热,本身温度升高,出现负阻特性。因电阻减小,即使电流增大,端电压反而下降。其所能升高的温度与环境条件(周围介质温度及散热条件)有关。当电流和周围介质温度一定时,热敏电阻的电阻值取决于介质的流速、流量、密度等散热条件。可用它来测量流体速度和介质密度。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器2.热敏电阻的结构构成:热敏探头、引线、壳体二端和三端器件:为直热式,即热敏电阻直接由连接的电路获得功率
17、;四端器件:旁热式汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器热敏电阻的结构形式 汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器3.热敏电阻的主要参数 标称电阻值RH 在环境温度为250.2时测得的电阻值,又称冷电阻。其大小取决于热敏电阻的材料和几何尺寸。耗散系数H 指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差1时热敏电阻所耗散的功率,单位为mW/;热容量C 热敏电阻的温度变化1所需吸收或释放的热量,单位为J;汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度
18、传感器温度传感器 能量灵敏度G(W)使热敏电阻的阻值变化1所需耗散的功率。时间常数 温度为T0的热敏电阻突然置于温度为T 的介质中,热敏电阻的温度增量T=0.63(TT0)时所需的时间。额定功率PE 在标准压力(750mmHg)和规定的最高环境温度下,热敏电阻长期连续使用所允许的耗散功率,单位为W。在实际使用时,热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率 3.热敏电阻的主要参数汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器二、金属热电阻二、金属热电阻汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感
19、器金属热电阻及其特性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。1.铂电阻 铂易于提纯,在高温和氧化性介质中物理化学性质稳定,电阻率较大,能耐较高的温度;制成的铂电阻输出输入特性接近线性。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器铂电阻的电阻值与温度之间的关系:A、B、C常数铂电阻制成的温度计,除作温度标准外,还广泛应用于高精度的工业测量。由于铂为贵金属,一般在测量精度要求不高和测温范围较小时,均采用铜电阻。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器
20、铜电阻铜在-50150范围内铜电阻化学、物理性能稳定,输出输入特性接近线性,价格低廉。铜电阻阻值与温度变化之间的关系:式中 A、B、C常量当温度高于100时易被氧化,因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器其他热电阻镍使用温度范围是镍使用温度范围是-50-50100100和和-50-50150 150。但目前应用较少:。但目前应用较少:镍非线性严重,材料提取也困难。但灵敏度都较高,稳定性好,在镍非线性严重,材料提取也困难。但灵敏度都较高,稳定性好,在自动恒温和温度补偿方面的应用较多。(我国定为
21、标准化热电阻)自动恒温和温度补偿方面的应用较多。(我国定为标准化热电阻)铟电阻适宜在铟电阻适宜在-269-269-258-258温度范围内使用,测温精度高,灵敏度温度范围内使用,测温精度高,灵敏度是铂电阻的是铂电阻的1010倍,但是复现性差。倍,但是复现性差。锰电阻适宜在锰电阻适宜在-271-271-210-210温度范围内使用,灵敏度高,但是质脆温度范围内使用,灵敏度高,但是质脆易损坏。易损坏。碳电阻适宜在碳电阻适宜在-273-273-268.5-268.5温度范围内使用,热容量小,灵敏度温度范围内使用,热容量小,灵敏度高,价格低廉,操作简便,但是热稳定性较差高,价格低廉,操作简便,但是热稳
22、定性较差。汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器 热电阻的结构比较简单,一般将电阻丝统在云母、石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上,经过固定,外面再加上保护套管。但骨架性能的好坏,影响其测量精度、体积大小和使用寿命。热电阻的结构、类型你好汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第四章 温度传感器温度传感器第四章第四章 温度传感器温度传感器感温元件结构感温元件结构 普通(装配式)铂电阻普通(装配式)铂电阻 汽车电子控制基础汽车电子控制基础第四章第
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 温度传感器 课件
限制150内