第三章　溫度傳感器

第一節(jié)　概述

溫度傳感器廣泛應用于現(xiàn)在的汽車發(fā)動機、冷卻液溫度、進氣溫度、自動變速器油溫度、燃油噴射、自動變速器的換擋、離合器鎖定、自動變速器和空調(diào)等系統(tǒng)，并用于測量發(fā)動機的空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境溫度、室內(nèi)溫度等，為發(fā)動機的油壓控制以及自動控制提供重要依據(jù)。

常用的溫度傳感器有熱電阻式、熱電偶式、熱敏鐵氧體式、晶體管式、集成式五種。

熱電阻式溫度傳感器是根據(jù)熱電阻效應制成的傳感器，熱電阻效應是指物質(zhì)的電阻率隨其本身溫度的變化而變化。熱電阻按材料分為金屬熱電阻和熱敏電阻。

若以金屬元件作為檢測元件來制作傳感器，則要求材料的電阻溫度系數(shù)、物理化學性能穩(wěn)定且其自身的電阻率較大，這樣就使得鉑電阻和銅電阻成為了較理想的、常用的熱電阻材料。其中鉑在很寬的溫度范圍內(nèi)都能保持良好的特性，因此得到了廣泛的應用；而銅雖然僅適用于-50～150℃，但其測溫精度高，穩(wěn)定性好，且易加工，價格便宜。

熱敏電阻則是用陶瓷半導體材料與其他的金屬氧化物按適當?shù)谋壤旌虾蠼?jīng)高溫燒結(jié)而制成的溫度系數(shù)很大的電阻體，在工作范圍內(nèi)，按陶瓷半導體與溫度的特性關(guān)系可分為三種類型，第一種是負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC，其電阻值隨溫度升高而減小；第二種是正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC，其電阻值隨溫度升高而按指數(shù)函數(shù)增加；第三種是臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CRT，其電阻值隨溫度升高而按指數(shù)函數(shù)減小。

熱電偶式溫度傳感器是根據(jù)熱電效應溫差電動勢效應制成的，即將兩個不同材料的金屬黏和在一起，如圖3-1所示，在A、B間產(chǎn)生溫度差ΔTAB時，兩點間會出現(xiàn)一個電位差ΔUAB，即A、B兩點間的電位差僅僅取決于其溫度差的大小，測量時，將其中的一端置于恒溫箱中，另一端置于被測物中，被測物溫度變化時，ΔUAB也將發(fā)生變化，這樣ΔUAB的變化實際上就是被測物溫度變化的反映。

圖3-1　熱電效應原理圖

熱敏鐵氧體式溫度傳感器實際上是一種開關(guān)式傳感器，即制成熱敏鐵氧體式溫度傳感器的材料具有強磁性，此材料的環(huán)境溫度超過某一溫度時，其磁性急劇變化，從而形成不同的磁場，使傳感器的舌簧開關(guān)導通或斷開，進而形成電路的通斷。

目前在汽車上應用的主要有熱電阻式中的熱敏電阻式溫度傳感器、熱電偶式溫度傳感器、熱敏鐵氧體式溫度傳感器，其中又以熱敏電阻式溫度傳感器應用最為廣泛，如安裝在冷卻液道上的冷卻液溫度傳感器、安裝在儀表板上的冷卻液溫度表傳感器、安裝在風窗玻璃底下及前保險杠內(nèi)的車內(nèi)外空氣溫度傳感器、安裝在空氣流量計內(nèi)或濾清器內(nèi)或進氣歧管或進氣導管內(nèi)的進氣溫度傳感器、安裝在空調(diào)蒸發(fā)器片上的蒸發(fā)器出口溫度傳感器、安裝在三元催化轉(zhuǎn)化器上的排氣溫度傳感器、安裝在EGR進氣道上的EGR檢測溫度傳感器、安裝在變速器液壓閥體上的變速器油液溫度傳感器等；熱電偶式溫度傳感器由于熱電位差不高，在汽車上應用較少，主要用于排氣系統(tǒng)中排氣溫度的確定；熱敏鐵氧體式溫度傳感器在汽車上主要用于控制散熱器的冷卻風扇。

此外還要提到的就是兩種應用在老式化油器式發(fā)動機上的石蠟式及雙金屬片式氣體溫度傳感器。其中石蠟式氣體溫度傳感器是利用石蠟的低溫固態(tài)、高溫液態(tài)、體積膨脹推動活塞運動，從而打開關(guān)閉閥門的原理制成的；雙金屬片式溫度傳感器是利用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬黏合后，高溫時，兩種金屬的膨脹系數(shù)不同，使雙金屬片向膨脹量小的一方彎曲的特性制成的可關(guān)閉閥門。