标签: 温度传感
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基于半导体的温度传感器通常集成到集成电路(IC) 中。这些传感器使用两个相同的二极管，它们具有温度敏感的电压与电流特性，用于监测温度的变化。它们提供线性响应，但在基本传感器类型中精度zui低。这些温度传感器在最窄的温度范围（-70 ° C 至150 ° C）内的响应速度也最慢。 基于半导体的温度传感器 IC 有两种不同的类型：本地温度传感器和远程数字温度传感器。本地温度传感器是通过使用晶体管的物理特性测量其自身芯片温度的IC。远程数字温度传感器测量外部晶体管的温度。 本地温度传感器可以使用模拟或数字输出。模拟输出可以是电压或电流，而数字输出可以采用多种格式，例如 IC、SMBus、1-Wire 和串行外设接口(SPI)。本地温度传感器感应印刷电路板上的温度或其周围的环境空气。MAX31875是一款极小的本地温度传感器，可用于多种应用，包括电池供电应用。 远程数字温度传感器通过使用晶体管的物理特性像本地温度传感器一样工作。不同之处在于晶体管远离传感器芯片。一些微处理器和 FPGA 包括一个双极感应晶体管，用于测量目标IC 的管芯温度。
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温度传感器的精度受哪些因素影响，要先看所用的温度传感器输出哪种信号，不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。 现在常用的温度传感器输出信号有以下几种：电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例，还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器，常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数，就是说随着温度的升高，输出的电阻值会增大。对于输出电阻信号的温度传感器来说，影响其精度的因素就是引线的阻值，引线的长短、截面积以及材质、几线制都可以对温度传感器的精度产生影响。 除温度传感器自身结构的因素外，环境温度是否稳定、电磁干扰、匹配仪表或者采集器的精度等因素也会影响温度传感器精度的表现。 因此，在温度传感器选型阶段就要对传感器的工作环境进行评估，跟温度传感器厂家的技术人员充分沟通，尽可能全面地考虑到各种因素，如为避免引线过长增加线阻可以选用三线或者四线制等措施，都可以有效避免影响温度传感器的精度。
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温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，是温度测量仪表的核心部分。 （一）按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 1、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。 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，广泛应用于工业、农业、商业等部门。 2、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。 zui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、辐射法和比色法。 （二）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。 1、热电阻 热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。 温度变化会造成大的阻值改变，因此它是zui灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。 2、热电偶 热电偶是温度测量中zui常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，也是zui便宜的。 温度传感器工作原理： 1、热电偶传感器工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端或冷端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。 2、电阻传感器工作原理 导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值推算出被测物体的温度，利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器 3、恒温器工作原理 恒温器是一种接触式温度传感器，由两种不同金属（如铝、铜、镍或钨）组成的双金属条组成。两种金属的线性膨胀系数的差异导致它们在受热时产生机械弯曲运动。 4、双金属恒温器工作原理 恒温器由两种热度不同的金属背靠背粘在一起组成。当天气寒冷时，触点闭合，电流通过恒温器。 当它变热时，一种金属比另一种金属膨胀得更多，粘合的双金属条向上（或向下）弯曲，打开触点，防止电流流动。有两种主要类型的双金属条，主要基于它们在受到温度变化时的运动。有在设定温度点对电触点产生瞬时“开/关”或“关/开”类型动作的“速动”类型，以及逐渐改变其位置的较慢“蠕变”类型随着温度的变化。
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温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从 17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。 两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，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。 热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关。
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Althoughitissimpletomeasuretemperatureinastand-alonesystemwithoutthehelpofMicrochip’sPro-grammableGainAmplifiers(PGA),avarietyofprob-lemscanbeeliminatedbyimplementingtemperature-sensingcapabilityinmultiplexedapplicationswithaPGA.Oneofthemainadvantagesisthatyoucanelim-inateasecondsignalpathtothemicrocontrollerandstillmaintaintheaccuracyofyoursensingsystem.Inparticular,themultiplexedPGAsyoucanusearetheMCP6S22(two-channel),MCP6S26(six-channel),andMCP6S28(eight-channel).Themostcommonsensorsfortemperaturemeasure-mentsaretheThermistor,SiliconTemperatureSensor,RTDandThermocouple.Microchip’sPGAsarebestsuitedtointerfacetotheThermistororSiliconTemperatureSensor.Inthisapplicationnotewewilldiscusstheimplementa-tionoftemperaturemeasurementsystemsfromsensortothePICmicro®microcontrollerusingaNTCTher-mistor,SiliconTemperaturesensor,PGA,anti-aliasingfilter,A/Dconverterandmicrocontroller.MAN867TemperatureSensingWithAProgrammableGainAmplifierAuthor:BonnieC.BakerMicrochipTechnologyInc.10000000NTCThermistorResistance()10k@25Cthermistor1000000INTRODUCTION100000Althoughitissimpletomeasuretempera……
