热电阻传感器应用

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1、热电阻传感器在汽车实验测量中的应用学校：哈尔滨华德学院姓名：姜海生班级：1102722班学号：1110272231热电阻传感器在汽车实验测量中的应用姜海生I引言汽车这种被称为是改造世界的机械”的交通工具的岀现时人们的生活方式发生了庞 大的转变，乃至影响到整个社会的变革。虽然汽车的发明只有百年的历史，但其发展速度 确实超级惊人。在过去的100连年实践里，世界上已累计生产了大约14亿辆汽车。伴随着 汽车发展的同时，汽车电子产品也从只完成单个汽车控制向“汽车一人一公路一环境”的 系统信息交流和控制方向发展。在汽车电子产品中，传感器已成为关键的基础配套产品。 20世纪末期，为了实现可持续发展战略，发达

2、国家对汽车工业提岀的新要求，增进了传感 器应用和技术的快速发展。传感器的研发和生产单位采用新材料和新加工技术开发和新一 代传感器及系统要求，以知足汽车工业需求。II传感器在汽车中的应用传感器作为汽车电子控制系统的重要信息源，是汽车的耳目对温度、压力、位置、 转速、加速度和振动等各类信息进行实时、准确的测量和控制并及时将有关汽车运行的 变化传递到有关的仪表或者控制器是汽车电子控制系统的关键部件也是汽车电子技术 领域研究的核心内容之一。传感器在现代汽车上的应用范围和使用数目也在不断增加。目前轿车上的传感器己 经广布全车从发动机控制系统到车身控制系统再到底盘控制系统都己经有了传感器的 踪影衡量现代高

3、级轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平当前。一辆国 内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器，而奢华轿车上的传感器数量多达200只， 而且趋势还在不断增加。在这些传感器中有一种类型的传感器一一热电阻传感器m热电阻传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测疑 的。大多数热电阻在温度升髙广C时电阻值将增加0.4% 0.6%。热电阻多数由纯金属材料 制成，目前应用最多的是钳和铜，另外，此刻已开始采用镰、锈和铐等材料制造热电阻。热电阻传感器主如果利用电阻值随温度转变而转变这一特性来测量温度及与温度有关 的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适

4、用。目前较为普颯的热电 阻材料为钳、铜、線等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳泄、利用温度范用宽、 加工容易等特点。用于测量-200C+500C范用内的温度。而且随着科技的发展热电阻传 感器的测温范用也随着扩展，低温方面已成功地应用于1 3K的温度测量中，高温方面也 出现了多种用于1000 1300C的热电阻传感器。1）分类1. NTC热电阻传感器：该类传感器为负温度系数传感器，即，传感器阻值随温度的升高 而减小；2. PTC热电阻传感器：该类传感器为正温度系数传感器，即，传感器阻值随温度的升高 而增大。2）原理热电阻是利用物质在温度转变时，英电阻也随着发生转变的特征来测量温度的。当阻

5、值转变时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。热电阻传感器是利用导体或半导体的 电阻率随温度的转变而转变的原理制成的。舘属珍贵金属，具有耐高温、温度特性好、利用 寿命长等特点，因此取得普遍应用。钳电阻阻值与温度之间的关系是非线性，即Rt = RO （ I + a t + B t2 ） （t在0630aC之间）3）特点在中低温区是最为常见的一种温度检测器。热电阻通常和显示仪表、表和电子调节器配套利用。它可以直接测量各类生产进程中 从-200C至+600C范囤内的液体、蒸汽和气体介质及固体表面的温度。1. ：端而热电阻感温元件由特殊处置的电阻丝缠绕制成，紧贴在温度计端面。它与一般 轴向热电阻相较，

6、能更正确和快速地反映被测端而的实际温度，适用于测量表而温度。2. WZ系列装配热电阻：通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成， 具有测虽:精度髙，性能稳左靠得住等长处。实际运用中以Pt100运用最为普遍。3隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把接线盒内部爆炸性混合气体 因受到火花或电弧等彫响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引发爆炸。4.WZPK系列铠装舘热电阻：是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成 的坚实体，它有下列长处：体形细长，热响应时间快，抗振动，利用寿命长等长处。4）测量应用（1）温度监控现代汽车中，装备有各类新型的电子控制设备，这些设备利用

7、各类热敏电阻作为传感 元件，温度传感器就是苴中一种。温度传感器普遍的应用于控制气缸加热和冷却温度、进 气与排气温度和空调温度等。从应用角度动身，热敏电阻传感器及英电路均应达到性能靠得住、利用方便。下而通 过实例予以介绍。 汽缸体专用加热器的温度控制K 1慕徽电囚器文献【1】介绍了一种可安装于气缸进水孔处 的U形管式专用加热器的温度控制器，为的是使 汽车在停放太久或碰到低温时容易启动。该加热器的温度控制器中，选用正文度系数 热敏电阻器（图1）作为的温度传感器（图2）。传 感器安装于耐热橡胶插塞中，使历时插塞插装于 紧靠汽缸体的金属盖上，以使传感器检测温度接 近实际。加热器的温度控制器之电器原理图

8、示于图。途中虚线所示部份为零电压开关。系一放 大器、触发器集成电路块（RCA公司生产）。零电压开关包括：半波和桥式全波整流器、零放大器、反相器、包括热敏电阻在较器的差动放大桥无触发电流输 温度偏低，差动放 之发射极无信号基极时，管104截 截止，电流放大器门电流，触发三端电压门限检波器、 达林顿放大器和 内的用作电压比 器。当零电压（电 出）时，或当加热 大器的浸提管140 反馈到晶体管104 止，116导通，122 达林顿管132输入 双向可控硅管76,加热器24有电流通过。反之，非零电压时，或加热温度偏高，差动放大 器140发射极输出反馈信号至管104基极时，管104导通、116截止、12

9、2导通，达林顿管130 基极电压下降，管132触发门电流消失，可控硅管76截止，加热器24断电。 测量管道中气流或苴他流体的温度传感器用于测量管道中气流温度的传感器，一般都要求体积小、 响应快、机械刚性好、稳左性能好。文献【2】报导了一种测量气体温度的传感器组件，由珠状 NTC热敏电阻器，印有倒显得陶瓷连接片和引出用插座组成 （图4）。珠状热敏电阻具有体积小，响应快、B值误差小，稳左性能好的长处。在陶瓷连接片上印制回纹状导线及两头的电极焊点，既能保证电连接的靠得 住，减少从管壁引脚至热敏电阻间的热导，同时还提髙了传感器的机械刚性，避免工作中 传感器产生震动。图5示出了上述传感器组件在通气气流管

10、道中的组装图。图中箭 向为气流喷射方向。为提髙耐磨性和抗蚀性，传感器组件眾需气流的 部份，表而上光釉。文献【3】报导了另一种用于测量气流或英他流体温度的温度传 感器，以涂覆或积淀于瓷管上的厚膜或薄膜热敏电阻为敏感体（图6）。传感器所用的的瓷管为髙强度氧化铝陶瓷管，参考尺寸为 4.6mmx3.6mmx 625.4mm。在瓷管的一端表而，印制用Pt 粉与有机载体配置的浆料。烧结成如图所示的轴向回纹状Pt厚 膜，或采用磁控溅射直接取得一样形状的Pt薄膜。在瓷管的另 一端表而，涂覆导电环，Pt膜与导电环之间有间距，以避免Pt 膜被短接。表面涂覆一层玻璃釉保护膜。这种Pt膜传感器可用于测量飞机外部气流温

11、度，是一种结 构牢固、测量范国宽、相应时间短、气阻小、抗争性和抗侵蚀性 很好的温度传感器。 空挪用温度传感器空调器系列利用紧缩机间歇的运转，使从排风扇通过蒸发器流出的空气温度维持略高 于预定的温度值。美国一专利报导了一种汽车空调器用温度控制器，其工作原理示于图7. 当温度传感器检测的温度低于预定温度时，温度控制器中继电器触点断开，电磁聚散器线 包中无电流通过，紧缩机停止运转。反之，检测温度高于预泄温度时，继电器触点闭合， 聚散器线包中有电流通过，紧缩机从头运转。空调汽车中控制最髙与最低温度之差不宜过大，例如大于8C时，人们就会感到不太愉快匚 一般，控制温差在5C之内，就会感觉良好。图8示岀了控

12、制温差与温度传感器相应时间的 关系。图9示岀了 NTC片式热敏电阻元件体积与传感器相应时间的关系。03 8沮差与响应时何的关麻、岬9辂厂 !II402520in 15 2U图9晌应时岡与锥积的羌系图10示出了图7温度传感器的 剖视图。以采用耐热树脂包封的尺 |-2mm x 2mm x 0.5mm 丿i式热敏 电阻为敏感元件。片式热敏电阻用 引线连接到芯线上并由导线引岀。 接至温度控制器电路。这种包封型 片式热敏电阻温度传感器，具有相 应是间短、机械刚性好、占空间小 和便于安装等长处。（2）流量与流速控制汽车发动机中，进气流量、冷却水温度及发动机速度是控制汽车汽汕喷射量、点火时 间的重要参量。有

13、多重多样的测量进气流速和流量的方式。老式的气体流量器响应慢、读数不准确, 已为各类新型电子式流速流捲计所代替。测量进气流速或流量的传感器美国另一专利文献报导了一种测内燃机进气流虽:的传感器，系一种厚膜或薄膜热敏电 子传感器。这种叠层结构传感器有两个传感器，即有效作用传感器和温度检测传感器。前者所用 热敏电阻传感器和温度检测传感器。前者所用热敏电阻为低阻值加热电阻，发烧量随气流速度转变而改变。后者所用热敏电阻为髙阻值测温电阻与相匹配的附加电阻组成平衡电桥 的两对桥臂。电桥与差动放大器连接成回路（图11）由加热电阻（22）发烧而产生温升，差动放大器的设计，应保证升高后的温度相对于 周用空气的差维持

14、常疑，气体流速越快，带走的热越多。因此流经加热器电阻的电流可作 为气体流动速度的量度。若是管道的横截而积为一直而积单位，则单位时间内气体的流速图1J传感阵电路M12直热良气体aitwa装置即为其流虽为了提高测量的灵敏度.应使附加电阻的温度系数与传感器电阻温度系数相反。另一种适用于测量进气流量的传感器。E15mm x2mmxo.25mm陶瓷片两而，别离制 备厚膜传感器电阻、导电连线、交叉连线及焊点，再在两头焊接引线，最后将整个传感器 表面涂覆玻璃保护磨蹭。直热式进气流量测量装置直热式气体流疑传感器电阻，既是加热电阻，有事测温电阻。图12为一种直热式气体流量测量控制装宜。测量装置中所用传感器电阻为

15、薄膜热敏电阻（见图13中虚线圆内）。薄膜电阻可分为Pt薄膜电阻，积淀于特殊设计的陶瓷基片上。这种微型传感器，加热 质量很小，而机械刚性与绝热性能却很好。是一种比较理想的动态范用宽、相应速度快的国】3薄膜热敏电阻传抵器传感器。在直热式传感器测量装置中，这有效于测疑未加热气体温度的热敏电阻。使薄膜电阻 与热敏电阻之间温度差维持常量，就可以够控制流经薄膜电阻的气体流量。因此，施加于 薄膜电阻上的电压，可以作为气体流量的量度。图14示岀了该气体流量测量装置的传感器电路图。由图14可见，当进气流疑增加时，是薄膜电阻温度下降，作为热敏电阻的薄膜电阻， 使其阻值减小，因此满族下式条件：ViVR比较器的输出电

16、压升高，三极管的导电性降低，薄膜电阻减小发烧量，同时三极管集 电极电位下降，故缓冲器寄放器输出电压降低。参考文献一、Casco Products Corporati on .Temperature Con trolled electric engine blocknk H05B 1/02 US Pat 4634834.1987-06-06二、Robert Boach GmbH.Temperature sensing module.lnt CI3.HO1C3/O4 US Pat4516106,1985-05-074.H01C刀02 GB Pat 2204696,1988-11-164、4.G0lF1/68 US Pat 4770036 1988-09-03