第二章 溫度傳感器

第5天 溫度傳感器基本知識(shí)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解溫度傳感器的作用和類(lèi)型。

2.掌握熱敏電阻型、熱電偶型和金屬測(cè)溫電阻式三種溫度傳感器的基本工作原理。

溫度傳感器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器和空調(diào)等系統(tǒng)，用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、自動(dòng)變速器油溫度、空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境溫度、室內(nèi)溫度等，是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射、自動(dòng)變速器換檔、離合器鎖定、油壓控制以及自動(dòng)控制的重要信號(hào)。

汽車(chē)上的溫度傳感器因車(chē)型的差異，檢測(cè)的目的和范圍也不大一樣，那么其數(shù)量、使用的類(lèi)型也有差異。目前溫度傳感器有繞組電阻式、熱敏電阻式、擴(kuò)散電阻式、半導(dǎo)體二極管式、金屬芯式和熱電偶式等。實(shí)際應(yīng)用在汽車(chē)上的溫度傳感器主要有熱敏電阻式、金屬熱電阻式、熱電偶式三種類(lèi)型。這三種典型的溫度傳感器的主要特點(diǎn)見(jiàn)表2-1。

表2-1 典型溫度傳感器的特點(diǎn)

（續(xù)）

1.熱敏電阻式溫度傳感器

熱敏電阻是用陶瓷半導(dǎo)體材料與其他的金屬氧化物按適當(dāng)?shù)谋壤旌虾蟾邷責(zé)Y(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(dǎo)體與溫度的特性關(guān)系可分為三種：第一種，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），其電阻隨溫度升高而減少；第二種，正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC），其電阻隨溫度升高而按指數(shù)函數(shù)增加；第三種，臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CRT），其電阻隨溫度升高而按指數(shù)函數(shù)減少。在汽車(chē)上常見(jiàn)的有前兩種。

圖2-1 熱點(diǎn)效應(yīng)原理圖

2.熱電偶式溫度傳感器

熱電偶式溫度傳感器是根據(jù)熱電效應(yīng)（溫差電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)）制成的，即將兩種不同材料的金屬黏合在一起，如圖2-1所示，在A、B間產(chǎn)生溫度差ΔTAB時(shí)，兩點(diǎn)間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電位差ΔUAB，即A、B兩點(diǎn)間的電位差僅取決于其溫度差的大小。測(cè)量時(shí)，將其中的一端置于恒溫箱中，另一端置于被測(cè)物中，被測(cè)物溫度變

化造成電位差的變化。電位差ΔUAB的變化實(shí)際上反映的是被測(cè)物溫度的變化。

3.金屬測(cè)溫電阻式溫度傳感器

金屬測(cè)溫電阻式溫度傳感器是以金屬元件作為檢測(cè)元件的傳感器，要求材料的電阻溫度系數(shù)、物理化學(xué)性能穩(wěn)定且其自身的電阻率較大。金屬鉑和銅符合這一要求，成為較理想的、常用的熱電阻材料。其中因?yàn)殂K在很寬的溫度范圍內(nèi)能保持良好的性能，所以得到了廣泛的應(yīng)用；而銅雖然僅適用于-50～150℃，但其測(cè)溫精度高，穩(wěn)定性好，且易加工，較為經(jīng)濟(jì)。

另外，還要提到的有熱敏鐵氧體式溫度傳感器和應(yīng)用在老式化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)上的石蠟式以及雙金屬片式氣體溫度傳感器，其中石蠟式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(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而開(kāi)、關(guān)閥門(mén)的原理制成的；雙金屬片式溫度傳感器則是將線脹系數(shù)不同的兩種金屬進(jìn)行黏合，在高溫時(shí)，由于兩種金屬的線脹系數(shù)不同，使雙金屬片向膨脹量小的一方彎曲，利用這一特性制成可關(guān)閉閥門(mén)。

你學(xué)會(huì)了嗎？

1.溫度傳感器的作用和類(lèi)型有哪些？

2.熱敏電阻型、熱電偶型和金屬測(cè)溫電阻式三種溫度傳感器是怎樣工作的？