2.6 其他測溫傳感器

2.6其它測溫傳感器

集成（PN結型）溫度傳感器熱敏電容式溫度傳感器諧振式溫度傳感器熱色法溫度傳感器光散色法溫度傳感器激光干涉法溫度傳感器超聲波溫度傳感器光纖溫度傳感器2023/9/222PN結溫度傳感器是利用半導體硅材料的PN結其正向導通電壓與溫度變化呈線性關系的原理，將感受到的溫度信號轉換成電壓輸出的感溫元件。

PN結溫度傳感器具有體積小、線性度好、靈敏度高、反應速度快、無需冷端補償?shù)葍?yōu)點。兼有熱電偶、鉑電阻及熱敏電阻的主要優(yōu)點，又在一定程度上克服了它們各自固有的缺點，贏得了“科學的眼睛”、“理想的感溫元件”的美譽。2.6.1集成（PN結型）溫度傳感器

I0為反向飽和電流，B、η與材料和工藝有關常數(shù)，qVg0為禁帶寬度。二極管：三極管：晶體管溫度傳感器基本電路42.6.2熱敏電容式溫度傳感器

工作原理:(BaSr)TiO3(鈦酸鍶鋇)系列陶瓷電容器的靜電容(介電常數(shù))隨溫度T變化。高介電常數(shù)的陶瓷材料：鈦酸鍶[SrTiO3,k=200)]鈦酸鍶鋇[(BaSr)TiO3,k=200]

鋯鈦酸鉛[Pb(Zr,Ti)O3,k=1000]，(鋯gao)

如TI公司(德儀)開發(fā)的采用BST（BaSr）TiO3熱電材料的產(chǎn)品和Honeywell公司使用二氧化釩（VO2）材料的熱輻射計型產(chǎn)品都已達到實用化程度。5（BaSr）TiO3陶瓷電容傳感器的靜電容-溫度特性靜電容與溫度的關系曲線2.6.2熱敏電容式溫度傳感器

6v原理：

材料的彈性和密度隨溫度T變化，諧振器的諧振頻率是溫度T的函數(shù)，這是一種高精度的測溫方法。v應用：石英晶體諧振器的分辨力為0.001℃，用于500℃以下的測量。銥和藍寶石材料諧振器在1900℃時仍能保證原有性能，用于測量液態(tài)金屬的溫度。2.6.3諧振式溫度傳感器

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音叉式水晶溫度傳感器

v是一種新穎的數(shù)字傳感器。v具有高準確度、高穩(wěn)定及超高分辨率等優(yōu)良特性。v是一種很有前途的基準。振動模式扭轉振動模式測量范圍較窄，對工藝要求苛刻。彎曲振動模式靈敏度高，同時滿足寬溫區(qū)工作和低功耗的要求，對工藝要求不苛刻。2.6.3諧振式溫度傳感器

2.6.4熱色法溫度傳感器

熱色測溫方法主要通過示溫敏感材料的顏色在不同溫度下發(fā)生變化來指示溫度的,示溫漆和示溫液晶都屬于熱色測溫。激光拉曼光譜基本原理Rayleigh散射：彈性碰撞；無能量交換，僅改變方向；Raman散射：非彈性碰撞；方向改變且有能量交換；E0基態(tài)，

E1振動激發(fā)態(tài)；

E0+h

0

，

E1+h

0

激發(fā)虛態(tài)；獲得能量后，躍遷到激發(fā)虛態(tài).Rayleigh散射Raman散射

h

E0E1V=1V=0h

0h

0h

0H（

0

+

）E1+h

0E0+h

0h(

0

-

)激發(fā)虛態(tài)2.6.5光散射法溫度傳感器分束鏡分束鏡

激發(fā)染料激光（斯托克斯光束）泵浦光束吸收腔體泵浦光束全反鏡全反鏡全反鏡透鏡透鏡透鏡環(huán)狀反射鏡產(chǎn)生CARS信號雙色鏡黑體光腔干涉濾光片CARS測量裝置Nd：YAG激光器：重復頻率為10Hz、20Hz和30Hz，

=1064nm，倍頻532nm泵浦光束：能量在50mJ—100mJ/脈沖基于干涉原理的各種光學方法測量介質的溫度場,均可以等效為測量介質的折射率分布。它們的測量原理是將流場中各處折射率的變化(即被測介質密度的變化)轉變?yōu)楦鞣N光參量的變化,記錄并處理后可以得到其溫度和分布主要用散斑照相法記錄、干涉儀法記錄和全息干涉法記錄的方法記錄。。2.6.6激光干涉法溫度傳感器12v工作原理：物體中傳播聲速取決于物體的種類、壓力、密度及溫度T。v方法：石英振子發(fā)出的超聲波在被測物體中傳播，其頻率隨物體溫度T變化，經(jīng)反射板反射后形成干涉，測定干涉來求出溫度。v用途：測量變化很快的溫度T和大范圍的平均溫度。2.6.7超聲波溫度傳感器

縱波型溫度傳感器13工作原理：

根據(jù)溫度引起的振蕩頻率的偏移量來測量溫度。

SAW振蕩器：由壓電材料基片和沉積在基片上的叉指換能器組成。2.6.7超聲波溫度傳感器

VR為SAW傳播速度，L為兩個IDT(發(fā)射接收電極)之間的距離，φE為放大器相移量，n為正整數(shù)（與電極形狀及L值有關）。表面波型溫度傳感器14特點：

v直接輸出數(shù)字信息。v靈敏度高、線性好。v半導體工藝批量生產(chǎn)、尺寸小、價格低。

可制成接觸式和非接觸式兩種類型。易于遙測、遙控。表面波溫度傳感器的頻溫特性表面波型溫度傳感器溫度℃聲表面波溫度傳感器在電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測中的應用大型火力、水力、核能發(fā)電設備高壓輸電線路沈陽供電公司某800KV變電站開關柜測溫項目SAW無源無線溫度傳感系統(tǒng)162.6.8光纖溫度傳感器

1、光纖輻射式溫度傳感器：

適用于遠距離遙測，最低可測溫度400℃。Δ被測目標透鏡硬包管軟包管光纖束探測器輸出光纖輻射式溫度傳感器

172、調制型熒光光纖溫度傳感器的測溫原理原理:有些熒光物質受激發(fā)射的某些譜線的強度隨溫度T變化，通過測量特定譜線的強度來確定熒光物質所處溫度。2.6.8光纖溫度傳感器

典型測溫儀器的分類典型測溫儀器的分類及原理物理現(xiàn)象

熱膨脹

電阻熱效應熱電效應磁導率變化電容變化壓電效應超聲波傳播速度變化物質顏色P–N結電動勢光纖傳輸、熒光譜線強度熱、光輻射種類銅/鉑熱電阻、熱敏電阻熱電偶BaSrTiO3陶瓷石英晶體振動器超聲波溫度計示溫涂料液晶半導體二極管晶體管半導體集成電路溫度傳感器光纖輻射式、調制型光纖溫度傳感器輻射溫度傳感器1.氣體溫度計 2.玻璃制水銀溫度計3.玻璃制有機液體溫度計4.雙金屬溫度計5.液體壓力溫度計6.氣體壓力溫度計1．

熱鐵氧體2．

Fe-Ni-Cu合金20

光纖傳感器(FOSFiberOpticalSensor)是20世紀70年代中期發(fā)展起來的一種基于光導纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它與以電為基礎的傳感器有本質區(qū)別。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質。因此，它同時具有光纖及光學測量的特點。①電絕緣性能好。②抗電磁干擾能力強。③非侵入性。④高靈敏度。⑤容易實現(xiàn)對被測信號的遠距離監(jiān)控。光纖傳感器可測量位移、速度、加速度、液位、應變、壓力、流量、振動、溫度、電流、電壓、磁場等物理量Extend:光纖傳感器

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1）物性型（全光纖型）光纖傳感器利用對外界信息具有敏感能力和檢測能力的光纖(或特殊光纖)作傳感元件，將“傳”和“感”合為一體的傳感器。光纖不僅起傳光作用，而且還利用光纖在外界因素(彎曲、相變)的作用下，其光學特性(光強、相位、偏振態(tài)等)的變化來實現(xiàn)“傳”和“感”的功能。因此，傳感器中光纖是連續(xù)的。光纖傳感器的分類均衡壓力入射光透射光透射光入射光壓力壓力22光纖流速傳感器激光