線性NTC溫度傳感器溫度補償元件

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1、線性NTC溫度傳感器/溫度補償元件1什么是線性NTC溫度傳感器？線性溫度傳感器就是線性化輸出的負溫度系數(簡稱NTC)熱敏元件，它實際上是一種線性溫度-電壓轉換 元件，就是說在通以工作電流(IOOuA)的條件下，元件的電壓值隨溫度呈線性變化，從而實現了非電量 到電量的線性轉換。2線性NTC溫度傳感器的主要特點是什么？這種溫度傳感器其主要特點就是在工作溫度范圍內溫度-電壓關系為一直線，這對于二次開發測溫、控溫電 路的設計，將無須線性化處理，就可以完成測溫或控溫電路的設計，從而簡化儀表的設計和調試。3線性NTC溫度傳感器的測溫范圍是如何規定的？就總的而言，測溫范圍可在-200+200C之間，但考慮

2、實際的需要，一般無須如此寬的溫度范圍，因而規 定三個不同的區段，以適應不同封裝設計，同時在延長線的選用上亦有所不同。而對于溫度補償專用的線 性熱敏元件，則只設定工作溫度范圍為-40C+80C。完全可以滿足一般電路的溫度補償之用。4延長線的選用應遵循什么原則？一般的在-200+20C、-50+100C宜選用普通雙膠線；在100200C范圍內應選用高溫線。5基準電壓的含義是什么？基準電壓是指傳感器置于0C的溫場(冰水混合物)，在通以工作電流(100pA)的條件下，傳感器上的 電壓值。實際上就是0點電壓。其表示符號為V (0)，該值出廠時標定，由于傳感器的溫度系數S相同， 則只要知道基準電壓值V (

3、0)，即可求知任何溫度點上的傳感器電壓值，而不必對傳感器進行分度。其計 算公式為：V (T) =V (0) +SxT(其特性曲線如下圖)示例：如基準電壓V (0) =700mV；溫度系數S=-2mV/C，則在50C時，傳感器的輸出電壓V (50) =7002x50=600 (mV)。這一點正是線性溫度傳感器優于其它溫度傳感器的可貴之處。6溫度系數S的含義是什么？溫度系數S是指在規定的工作條件下，傳感器的輸出電壓值的變化與溫度變化的比值，即溫度每變化1C 傳感器的輸出電壓變化之值：S=V/T (mV/C)。溫度系數是線性溫度傳感器做為溫度測量元件的物理基礎，其作用與熱敏電阻的B值相似，這個參數在

4、整 個工作溫度范圍內是同一值，即-2mV/C，而且各種型號的傳感器也是同一值，這一點傳統的熱敏電阻溫 度傳感器是無可比擬的。7互換精度這一參數有什么意義？互換精度是指在同一工作條件下(同一工作電流、同一溫場)對于同一個確定的理想擬合直線，每一只傳 感器的電壓V (T) 溫度T曲線與該直線的最大偏差，這個偏差通常按傳感器的溫度一電壓轉換系數S 折合成溫度來表示。由于傳感器的輸出線性化及溫度一電壓轉換系數相同，即在測溫范圍內全程互換，所 以互換精度表示了基準電壓值的離散程度，即用基準電壓值的離散值折合成溫度值的大小來描述整批傳感 器之間的互換程度。一般分為三級：I級的互換偏差不大于0.3CJ級不大

5、于0.5C;K級不大于1.0C。8線性度的意義是什么？ 線性度是描述傳感器的輸出電壓值隨溫度變化的線性程度，實際上也就是傳感器輸出電壓在工作溫度范圍 內相對于理想擬合直線的最大偏差。一般情況下，其線性度的典型值為0.5%，很顯然傳感器的線性度越 高(其值越小)，對于儀表的設計就越簡單，在儀表的輸入級完全不必采用線性化處理。9為什么說線性溫度傳感器是規范化輸出？所謂規范化輸出，就是在0C溫度點上傳感器在規定的工作條件下，輸出的電壓值僅限于某一小范圍內， 即使不互換，其基準電壓值僅限定在690-7 1 0mV之間，這樣在電路設計時，易于在宏觀上把握傳感器的 輸出情況，不論在橋路設計還是溫度補償，只

6、要在690-7 1 0mV之間考慮，在調試中稍加調整即可。而不 象普通的熱敏電阻由于型號不同，其阻值也不同，針對不同的型號，需進行不同的設計計算。所以線性溫 度傳感器的規范化輸出，可以使儀表電路實現規范化設計。10用戶如何檢驗線性溫度傳感器？用戶在購買傳感器后，可在恒流的條件下，依溫區的大小，采用兩點或三點測試，以檢驗互換精度、線性 度和溫度系數。一般情況下，最簡單的檢驗方法只要檢驗基準電壓值即可。而所有電氣參數，在交貨時均 有隨貨參數表(合格證)，以提供該批傳感器的詳細參數指標。對測試條件有如下要求：恒流源：100pA0.5%；恒溫溫場：波動度：0.05C；測試儀表：41/2或51/2數字電

7、壓表。11 實際使用溫度傳感器是否一定要采用恒流源供電？一般情況下是不必要的，橋路恒壓供電完全可以(參見16項傳感器信號處理電路)。這是因為在100pA 左右的電流條件下，傳感器的溫度一電壓轉換系數變化量很小，可以給一個實測數量級的概念：在 100pA 時 S=-2mV/C在 40pA 時 S=-2.1mV/C在 1000pA 時 S=-1.9mV/C而在實際的橋路恒壓供電時，其電流變化不會有如此大的幅度。恒壓供電時，傳感器負載電阻值如何確定？恒壓供電時，負載電阻接在電源與傳感器正極之間，信號從傳感器正極與負極之間輸出，設計電阻值R時, 以在0C時使傳感器工作電流為100pA即可。如傳感器的基

8、準電壓為V (0) (mV)，恒壓源為VDD (mV)， 則R= (VDD-V (0) (mV)/0.1(mA)。對于計算出的電阻值R,如果實際的電阻沒有這種阻值，可就近阻 值選用，對測溫精度沒有影響。12線性溫度補償元件做為電路溫度補償有什么優越性？這主要考慮熱敏元件的輸出規范化及溫度系數的一致性，便于設計。另外，由于溫度系數與晶體管電路中 的晶體管基、射極電壓的溫度系數相同，做為穩定晶體管電路的工作點的基極偏流元件是非常合適的。而 將幾只元件串聯使用，可以通過并聯電位器方式，通過電位器的調節出不同的溫度系數，以實現精確的溫 度補償作用(參見圖3)。這種溫度系數可調的補償元件，無須繁雜設計，

9、對元件的工作電流也無嚴格要 求，這也是這種線性熱敏元件用于溫度補償的一大優點。13穩定性的含義是什么？穩定性是指傳感器的基準電壓值年漂移量，這個漂移量再按溫度一電壓轉換系數折合成溫度值，即穩定性= V/S/年。線性溫度傳感器的穩定性為士 0.05C/年。這一參數描述了傳感器在各種使用條件下保持原有特 性的能力。14長線傳輸對傳感器信號是否有影響？應當說影響不大，一般情況下傳輸距離可達1000米以上。如果距離再遠，可以考慮將傳感器輸出的信號 在當地轉換成數字量，這樣可以方便地實現更遠距離的傳輸。15.民品級與工業級使用中的差異是什么？主要是互換精度不同，對于單臺儀表進行大批量群測的應用場合，且測

10、試精度要求較高的工業環境，建議 使用工業級；而一臺表僅用一支傳感器批量大可靠性要求很高的民用產品，建議使用民品級。16傳感器信號處理電路注：該橋路是通過R2將傳感器的基準電壓值V (0)予以抵消，即調整R2上的電壓等于傳感器的基準電 壓值，這樣使橋路輸出在0C時為0V,然后按-2mV/C輸出到放大器或下一級電路。如果做為控溫電路設 計，則R2上的電壓輸出到比較器的同相端，傳感器的輸出接入比較器的反相端，R2的選取依控溫點的電 壓而定，可用公式計算V (T) =V(0)+SxT得到，其中V (0)是傳感器的基準電壓值(出廠時給定)， S為傳感器的電壓溫度系數(出廠時給定)，T為控溫點溫度值。建議R2采用多圈電位器，以便對控溫 點進行更準確的設定。17線性NTC溫度傳感器是否可取代熱敏電阻、熱電偶、及其它熱電阻？在-200+200C的溫度范圍內完全可以取代，不須對原電路做重大改動，而且不用對傳感器做線性化處 理，只要基準電壓值和電壓溫度系數這兩個參數就可以設計電路，這兩個參數在出廠時廠家給予標定，而 且對同一用戶，不同批次的產品該參數不變。