1.热电阻传感器
物质的电阻率随着温度变化而变化的现象称为热电阻效应 。当温度变化时导体或半导体的电阻值随着温度而变化 ,对金属来说,温度上升时,金属的电阻值将增大。这样 ,在一定温度范围内,我们可以通过测量敏感材料的电阻来确定被测的温度。根据热电阻效应制成的传感器叫做热电阻传感器 。热电阻传感器按电阻一温度特性的不同可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。一般把金属热电阻称为热电阻,常用金属材料制成 ,如铂 、铜、镍等;而把半导体热电阻称为热敏电阻,可以是以半导体材料制成的陶瓷器件,如锰、镍 、钻等金属的氧化物与其它化合物按不同配比烧结而成。热电阻的温度系数一般为正值 。
2.热敏电阻传感器
金属的电阻值随着温度的升高而增大,但半导体却相反 ,它的电阻值随着温度的升高而急剧减小,并呈现非线性。在温度变化的同时,热敏电阻的阻值变化约为铂热电阻的10倍。通过测量热敏电阻阻值的变化 ,便可以得知被测介质的温度变化。
热敏电阻具有体积小、灵敏度高、反应速度快 、分辨率高等优点 。典型的热敏电阻的缺点是线性度低、稳定性差。
3.热电偶温度传感器
热电偶测温是基于“热电动势效应 ”原理来完成的。所谓热电动势效应是指A、B两种不同的导体组成闭合回路,该闭合回路叫热点回路 。若两导体两结点温度不同,则在回路中有一定电流 ,表明在回路中产生电动势。常用热电偶由两根不同的导线组成,他们的一段焊接在一起,叫做“热端”(通常为测量端) ,放入到被测介质中。不连接的两个自由端叫做冷端(通常为参比端) 。
热电偶主要用于气体、蒸汽 、液体等介质的测量,具有结构简单、制作方便、测量范围宽 、精度高、热惯性小等特点。热电偶温度传感器缺点是灵敏度低,线性不好 ,冷端需要温度补偿。
4.集成温度传感器
集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器 。集成温度传感器是在20世纪80年代问世的,它是将温度传感部分、放大电路 、驱动电路、信号处理电路等集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能。集成温度传感器与热敏电阻等其它温度传感器相比具有灵敏度高 、线性度好、响应速度快和良好的线性度和一致性等特点。同时,具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小 、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小 、微功耗等特点 ,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单 。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器。随着集成温度传感器生产成本的降低 ,它会在更多的领域中得到广泛的应用。
力敏传感器有电阻式、电容式 、电感式、压电式和电流式等多种形式,它们各有优缺点。半导体压力传感器的主要技术性能:输出3~20mV/V,精度0.25% ,频率0~ 5000Hz;工作温度-55~120摄氏度 。这种传感器的优点是体积小、成本低,缺点是对湿度十分敏感。
压电式力敏传感器的优点是灵敏度高,工作温度范围宽(-70~250摄氏度) ,缺点是成本稍高。近年来,压电式力敏传感器的应用领域和市场销售额明显扩大 。
力敏传感器是用来检测气体 、固体、液体等物质间相互作用力的传感器。常用材料有半导体、金属及合成材料。常用的主要是硅压阻式力敏传感器和电容式力敏传感器,硅压力传感器优点是 ,灵敏度好 、精度高、缺点是受温度影响大 。
力敏传感器的工作原理
电阻应变式传感器是通过弹性敏感元件将外部的应力转换成应变ε,再根据电阻应变效应,由电阻应变片将应变转换成电阻值的微小变化,通过测量电桥转换成电压或电流的输出。
力敏传感器是使用很广泛的一种传感器 ,它是生产过程中自动化检测的重要部件,它的种类很多,有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等 ,有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的如电阻式 、电容式和电感式等。它主要用于两个方面:测力和称重 。
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