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電子體溫計(jì)內(nèi)溫度傳感器的工作原理
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/3/23

  一、電子體溫是什么?

  電子體溫計(jì)利用某些物質(zhì)的物理參數(shù),如電阻、電壓、電流等,與環(huán)境溫度之間存在的確定關(guān)系,將體溫以數(shù)字的形式顯示出來。

  其不足之處在于示值準(zhǔn)確度受電子元件及電池供電狀況等因素影響,不如玻璃體溫計(jì)。
利用了半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變化的特征。

  二、什么是測溫原理?

  電子體溫計(jì)是利用溫度傳感器輸出電信號(hào),直接輸出數(shù)字信號(hào)或者再將電流信號(hào)(模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換成能夠被內(nèi)部集成的電路識(shí)別的數(shù)字信號(hào),然后通過顯示器(如液晶、數(shù)碼管、LED矩陣等)顯示以數(shù)字形式的溫度,能記錄、讀取被測溫度的最高值。

  電子體溫計(jì)最核心的元件就是感知溫度的NTC溫度傳感器。傳感器的分辨率可達(dá)±0.01℃,精確度可達(dá)±0.02℃,反應(yīng)速度<2.8秒,電阻年漂移率≤0.1%(相當(dāng)于小于0.025℃)。

  三、常見的溫度傳感器有哪些?

  1.熱電阻傳感器

  物質(zhì)的電阻率隨著溫度變化而變化的現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)。當(dāng)溫度變化時(shí)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度而變化,對(duì)金屬來說,溫度上升時(shí),金屬的電阻值將增大。這樣,在一定溫度范圍內(nèi),我們可以通過測量敏感材料的電阻來確定被測的溫度。根據(jù)熱電阻效應(yīng)制成的傳感器叫做熱電阻傳感器。熱電阻傳感器按電阻一溫度特性的不同可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類。一般把金屬熱電阻稱為熱電阻,常用金屬材料制成,如鉑、銅、鎳等;而把半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻,可以是以半導(dǎo)體材料制成的陶瓷器件,如錳、鎳、鉆等金屬的氧化物與其它化合物按不同配比燒結(jié)而成。熱電阻的溫度系數(shù)一般為正值。

  2.熱敏電阻傳感器

  金屬的電阻值隨著溫度的升高而增大,但半導(dǎo)體卻相反,它的電阻值隨著溫度的升高而急劇減小,并呈現(xiàn)非線性。在溫度變化的同時(shí),熱敏電阻的阻值變化約為鉑熱電阻的10倍。通過測量熱敏電阻阻值的變化,便可以得知被測介質(zhì)的溫度變化。

  熱敏電阻具有體積小、靈敏度高、反應(yīng)速度快、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。典型的熱敏電阻的缺點(diǎn)是線性度低、穩(wěn)定性差。

  3.熱電偶溫度傳感器

  熱電偶測溫是基于“熱電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)”原理來完成的。所謂熱電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)是指A、B兩種不同的導(dǎo)體組成閉合回路,該閉合回路叫熱點(diǎn)回路。若兩導(dǎo)體兩結(jié)點(diǎn)溫度不同,則在回路中有一定電流,表明在回路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。常用熱電偶由兩根不同的導(dǎo)線組成,他們的一段焊接在一起,叫做“熱端”(通常為測量端),放入到被測介質(zhì)中。不連接的兩個(gè)自由端叫做冷端(通常為參比端)。

  熱電偶主要用于氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)的測量,具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)。熱電偶溫度傳感器缺點(diǎn)是靈敏度低,線性不好,冷端需要溫度補(bǔ)償。

  4.集成溫度傳感器

  集成溫度傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的,因此亦稱硅傳感器。集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的,它是將溫度傳感部分、放大電路、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號(hào)輸出功能。集成溫度傳感器與熱敏電阻等其它溫度傳感器相比具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快和良好的線性度和一致性等特點(diǎn)。同時(shí),具有功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等特點(diǎn),適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫,不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn),外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器。隨著集成溫度傳感器生產(chǎn)成本的降低,它會(huì)在更多的領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

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