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  • 新型溫度傳感器的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展

    作者:肖季春 來源:沈陽市傳感技術(shù)研究所 時間:2011-12-11 00:15 閱讀:1787 [投稿]
    溫度是一個基本的物理現(xiàn)象,它是生產(chǎn)過程中應(yīng)用最普通、最重要的工藝參數(shù),無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還是科學(xué)研究和國防現(xiàn)代化,都離不開溫度測量及溫度傳感器。它是現(xiàn)代測試和工業(yè)過程控制中應(yīng)用頻率最高的傳感器之一。然 ..
    利用聲波在固體中傳播速度,隨溫度而變化的溫度計稱為固體超聲波溫度計。由于聲波在固體中傳播時,聲速的靈敏度隨溫度的升高而增大,因此,這種溫度計更適用于高溫測量。
    核四級共振溫度計 (NQR溫度計)
    核磁共振是原子核系統(tǒng)的磁共振。具有核自旋的物質(zhì)處于靜磁場中,當(dāng)在靜磁場垂直方向加電磁波時,將對某頻率的電磁波產(chǎn)生吸收現(xiàn)象即為核磁共振。氯酸鉀KCIO3晶體中核自旋具有電四極矩的CI35原子核,在軸對稱電場梯度中,自旋產(chǎn)生能級躍遷,出現(xiàn)吸收電磁波的現(xiàn)象,稱核四級共振。利用共振吸收頻率隨溫度升高而減少的特性制成的溫度計,稱為核四級共振溫度計。該溫度計可以作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計或高精度實用溫度計。
    NQR溫度計的特性
    高準(zhǔn)確度、高分辨率 準(zhǔn)確度可達±0.005K;共振吸收頻率與溫度的相關(guān)性好,在室溫附近為5kHz/K,分辨率達1mK。 
    不需要分度 溫度與吸收頻率的關(guān)系,只取決于KCIO3的結(jié)構(gòu),從根本上保證良好的重現(xiàn)性(在6Kz以下)。 
    互換性好 在水三相點其互換性為±10Hz,性能極其優(yōu)越。 
    輸出為頻率信號,容易保護高精度 可利用標(biāo)準(zhǔn)電波、電視信號等作高精度的基準(zhǔn)信號,便于數(shù)字化處理。 
    溫度范圍廣 對于高精度測量適用于室溫至低溫范圍。 
    從檢測微弱的吸收信號直到轉(zhuǎn)換成溫度,可全部實現(xiàn)自動化。
    熱噪聲溫度計
    由于電子的熱運動,可在電阻的兩端產(chǎn)生由熱噪聲引起的電位起伏。這種熱噪聲又稱約翰遜噪聲,熱噪聲電壓與溫度之間存在確定關(guān)系。利用熱噪聲電壓與溫度的相互關(guān)系,可制成熱噪聲溫度計。熱噪聲溫度計具有如下特性:不需要分度;與傳感器材料無關(guān),不受壓力影響;傳感器的阻值幾乎不影響測量精度;測溫范圍廣(4-1400K)。
    因此,熱噪聲溫度計可望成為一種理想的測溫方式。然而,熱噪聲溫度計產(chǎn)生的電壓信號小,信號處理困難,操作也復(fù)雜,至今仍未實用化。
    半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器
    眾所周知,晶體管的基極 — 發(fā)射極的正向壓降隨著溫度的升高而減少。利用P-N結(jié)的這一固有特性,可制成溫度傳感器。AD590集成電路溫度傳感器就是典型的一種,DS1820則是最新的發(fā)展。
    DSl820智能溫度傳感器
    智能溫度傳感器是在半導(dǎo)體集成溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其主要優(yōu)點是采用數(shù)字化技術(shù),能以數(shù)字形式直接輸出被測溫度;能夠遠程傳輸數(shù)據(jù);用戶可設(shè)定溫度上、下限,具有越限自動報警功能;自帶總線接口,適配各種微處理器和單片機,便于開發(fā)具有一定智能功能的溫度測控系統(tǒng)。其中,DS1820就是典型的智能溫度傳感器。
    基本特性
    DSl820是美國生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。因體積小、轉(zhuǎn)換快、分辨率高、數(shù)字量傳輸?shù),使其在多點測溫、智能溫度檢測系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。與其他溫度傳感器相比,DS1820具有以下特點:
    ● 獨特的單線接口方式; 
    ● 支持多點組網(wǎng)功能; 
    ● 在使用中不需要任何外圍元件。 
    ● 測溫范圍為-55~+125℃; 
    ● 測量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送
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