新型溫度傳感器的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展
溫度是一個(gè)基本的物理現(xiàn)象,它是生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最普通、最重要的工藝參數(shù),無(wú)論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還是科學(xué)研究和國(guó)防現(xiàn)代化,都離不開(kāi)溫度測(cè)量及溫度傳感器。它是現(xiàn)代測(cè)試和工業(yè)過(guò)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(jì)稱(chēng)為固體超聲波溫度計(jì)。由于聲波在固體中傳播時(shí),聲速的靈敏度隨溫度的升高而增大,因此,這種溫度計(jì)更適用于高溫測(cè)量。
核四級(jí)共振溫度計(jì) (NQR溫度計(jì)) 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(chǎng)中,當(dāng)在靜磁場(chǎng)垂直方向加電磁波時(shí),將對(duì)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(duì)稱(chēng)電場(chǎng)梯度中,自旋產(chǎn)生能級(jí)躍遷,出現(xiàn)吸收電磁波的現(xiàn)象,稱(chēng)核四級(jí)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(jì),稱(chēng)為核四級(jí)共振溫度計(jì)。該溫度計(jì)可以作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)或高精度實(shí)用溫度計(jì)。 NQR溫度計(jì)的特性 高準(zhǔn)確度、高分辨率 準(zhǔn)確度可達(dá)±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(dá)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(diǎn)其互換性為±10Hz,性能極其優(yōu)越。 輸出為頻率信號(hào),容易保護(hù)高精度 可利用標(biāo)準(zhǔn)電波、電視信號(hào)等作高精度的基準(zhǔn)信號(hào),便于數(shù)字化處理。 溫度范圍廣 對(duì)于高精度測(cè)量適用于室溫至低溫范圍。 從檢測(cè)微弱的吸收信號(hào)直到轉(zhuǎn)換成溫度,可全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 熱噪聲溫度計(jì) 由于電子的熱運(yùn)動(dòng),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(chēng)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(jì)。熱噪聲溫度計(jì)具有如下特性:不需要分度;與傳感器材料無(wú)關(guān),不受壓力影響;傳感器的阻值幾乎不影響測(cè)量精度;測(cè)溫范圍廣(4-1400K)。 因此,熱噪聲溫度計(jì)可望成為一種理想的測(cè)溫方式。然而,熱噪聲溫度計(jì)產(chǎn)生的電壓信號(hào)小,信號(hào)處理困難,操作也復(fù)雜,至今仍未實(shí)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(lái)的。其主要優(yōu)點(diǎn)是采用數(shù)字化技術(shù),能以數(shù)字形式直接輸出被測(cè)溫度;能夠遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù);用戶(hù)可設(shè)定溫度上、下限,具有越限自動(dòng)報(bào)警功能;自帶總線(xiàn)接口,適配各種微處理器和單片機(jī),便于開(kāi)發(fā)具有一定智能功能的溫度測(cè)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(guó)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)龋蛊湓诙帱c(diǎn)測(cè)溫、智能溫度檢測(cè)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(diǎn): ● 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式; ● 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能; ● 在使用中不需要任何外圍元件。 ● 測(cè)溫范圍為-55~+125℃; ● 測(cè)量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送 |
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