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西门子温度传感器设计原理

西门子温度传感器设计原理

根据金属膨胀特性设计的传感器

    金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。

双金属片传感器

    双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成,随着温度变化,材料A比另外一种金属膨胀程度要高,引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。


双金属杆和金属管传感器

    随着温度升高,金属管(材料A)长度增加,而不膨胀钢杆(金属B)的长度并不增加,这样由于位置的改变,金属管的线性膨胀就可以进行传递。反过来,这种线性膨胀可以转换成一个输出信号。

根据液体和气体的受力/变形曲线设计的传感器

    在温度变化时,液体和气体同样会相应产生体积的变化。
    多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化,这样产生位置的变化输出(电位计、感应偏差、挡流板等等)。

电阻传感器

    金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。
    对于不同金属来说,温度每变化一度,电阻值变化是不同的,而电阻值又可以直接作为输出信号。

电阻共有两种变化类型

正温度系数

温度升高 = 阻值增加
温度降低 = 阻值减少

负温度系数

温度升高 = 阻值减少
温度降低 = 阻值增加

被测变量温度和电阻值的关系可以用图表表示出来
不同PTC传感元件的命名是标准的,并且由下列2部分组成
a)传感元件的材料
b)0℃时的电阻值

例如:Ni 1000,传感元件为镍,0℃时电阻为1000

例如:Pt100,传感元件为铂,0℃时电阻为100

NTC传感器 负温度系数传感器的特性曲线不是线性的,测量范围都是由供应商确定的。

热电偶传感器

热电偶由两个不同材料的金属线组成,在末端焊接在一起。

例如:
铜/铜镍合金,铁/铜镍合金,铬/铜镍合金,镍/铜镍合金
在焊接点处会产生一个和温度有函数关系的电压值(mV)

 

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