《新型温度传感器.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型温度传感器.pptx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、刘玉长刘玉长第六节 新型温度传感器一、热流计热流计由带有热电堆(若干个热电偶串联)的薄片制成，用于设备散热损失的测试。测试时，将测头贴附于壁的表面上，如图所示，其输出电势E与热流q成正比关系：q=CE 式中C是热流计灵敏度系数，与热电极材料、热电偶数目以及热流测头导热材料等有关。E123q1-被测表面;2-热电堆3-热流测头刘玉长刘玉长二、光纤光栅温度传感器光纤传感器是一种将被测状态转变为可测的光信号的装置，具有灵敏度高，抗电磁干扰，耐高温、耐腐蚀，体积小、重量轻等特点。作为功能型光纤传感器中的一种新型传感器，光纤光栅制作简单、稳定性好、体积小、抗电磁干扰、使用灵活、易于同光纤集成及可构成网络
2、等诸多优点，近年来被广泛应用于光传感领域。光纤光栅传感器可以检测的物理量很多，包括温度、压力、应变、应力、位移、扭角、扭应力、加速度、电流、电压、磁场、频率及浓度等，应用前景很好。刘玉长刘玉长(一)光纤光栅结构与工作机理 结构特点：光纤光栅传感器所用光纤与普通通讯用光纤基本相同，一般由纤芯、包层、涂覆层和护套组成。光纤芯的主要成分为掺锗二氧化硅，用以提高纤芯的折射率，与包层形成全内反射条件将光限制在纤芯中。单模光纤其纤芯直径为9m，包层主要成分也为掺锗二氧化硅，直径为125m。涂覆层一般为环氧树脂、硅橡胶等高分子材料，外径为250m，以增强光纤的柔韧性、机械强度和耐老化特性。光纤结构示意图刘玉
3、长刘玉长工作原理图中输入光为宽光源，在光纤纤芯传播，将在每个光栅面处发生散射，当满足布拉格条件时，每个光栅平面反射回来的光逐步累加，最后形成一个反射峰，反射光为窄带光信号，其中心波长lB(Bragg波长)随光纤芯的有效折射率n和光栅周期变化而变化，即：lB=2n 刘玉长刘玉长(二)光纤布拉格光栅传感原理与温度检测 光纤光栅的Bragg波长对温度变化T和纵向应变很敏感，其关系为:刘玉长刘玉长光纤布拉格光栅传感原理与温度检测 由上可知，光纤受外界应变和温度影响将通过弹光效应和热光效应影响n；通过光纤长度变化和热膨胀影响，从而引起中心波长lB的改变。光纤光栅传感器原理：利用光纤光栅有效折射率n和周期
4、的空间变化对外界参量(如温度、应变等)的敏感特性，将被测量的变化转化为Bragg波长的漂移，再通过检测该波长的移动来实现测量的。刘玉长刘玉长三、集成电路温度传感器集成温度传感器(温度IC)将温度敏感元件和放大、运算和补偿等电路采用微电子技术和集成工艺集成在一片芯片上，从而构成集测量、放大、电源供电回路于一体的高性能的测温传感器。它采用PN结作为感温元件，利用的是晶体管结电压Ube随温度改变的原理。AD590集成电路温度传感器就是典型的一种，以下以AD590为例进行讲解。刘玉长刘玉长AD590测温原理AD590采用一对非常匹配的差分对管作为温度敏感元件，两管的结电压差Ube(T)为：AD590原理电路图式中k波尔茨曼常数；q电子的电荷量；V1与V2的发射极面积比例因子，是由结构决定的系数；电流I1与I2由恒流源提供。刘玉长刘玉长AD590的测温电路 再通过转化电路，将温度变化转化为电流信号Io(温度灵敏系数为1A/K)输出。测量时，将AD590接入电路中即可测量出温度，下图给出的为用测绝对温度T或摄氏温度t时的电路。AD590430VUo(0.001T)910W220WRL1kW+-20kW4.7kW+6VAD590-6VUo(=0.1t)20kW100kWIo-273273mAIo-+Io-+-+(a)(a)测绝对温度；(b)测摄氏温度(b)