電阻溫度檢測器(RTD)的應(yīng)用
核電廠廣泛采用電阻溫度探測器測量溫度。RTD的測溫原理是:純金屬或某些合金的電阻隨溫度的升高而增大,隨溫度降低而減小。因此RTD有點(diǎn)像是一個(gè)溫電轉(zhuǎn)換器,把溫度變化轉(zhuǎn)化為電壓變化。最適合RTD使用的金屬是在給定溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的純金屬。電阻-溫度變化關(guān)系最好是線性的,溫度系數(shù)(溫度系數(shù)的定義是單位溫度引起的電阻變化)越大越好,而且要能夠抵抗熱疲勞,隨溫度變化響應(yīng)靈敏。只有少數(shù)幾種金屬能夠滿足這樣的要求。
IC溫度傳感器
(1)模擬集成溫度傳感器
集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的,因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的,它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等,適合遠(yuǎn)距離測溫、控測,不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn),外圍電路簡單。目前在國內(nèi)外仍普遍應(yīng)用的一種集成傳感器,下面介紹一種具有高靈敏度和高精度的IC溫度傳感器—AN6701。
AN6701的原理圖如下圖所示,它由溫度檢測電路、溫度補(bǔ)償電路以及緩沖放大器3部分組成。
IC溫度傳感器的檢測電路是利用晶體管對兩個(gè)發(fā)射極的電流密度差產(chǎn)生基極-發(fā)射極之間的電壓差(VbC)的原理而工作的。下圖所示為溫度檢測及溫度補(bǔ)償電路圖。上圖中,T1-T5為檢測電路,T8-T11及RC組成的電路產(chǎn)生正比其絕對溫度的電流,該電流通過T12和T13注入T7,即可獲得對應(yīng)于注入電流的補(bǔ)償溫度。RC為外接電阻,使傳感器的校準(zhǔn)比較方便。
(2)數(shù)字輸出傳感器
數(shù)字溫度傳感器是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前,國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量,適配各種微控制器(MCU);并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能的,其智能化和諧也取決于軟件的開發(fā)水平。