線(xiàn)性溫度傳感器使用指南

1．什么是線(xiàn)性NTC溫度傳感器？

    線(xiàn)性溫度傳感器就是線(xiàn)性化輸出的負溫度系數（簡(jiǎn)稱(chēng)NTC）熱敏元件，它實(shí)際上是一種線(xiàn)性溫度-電壓轉換元件，就是說(shuō)在通以工作電流（100uA）的條件下，元件的電壓值隨溫度呈線(xiàn)性變化，從而實(shí)現了非電量到電量的線(xiàn)性轉換。

    2．線(xiàn)性NTC溫度傳感器的主要特點(diǎn)是什么？

    這種溫度傳感器其主要特點(diǎn)就是在工作溫度范圍內溫度-電壓關(guān)系為一直線(xiàn)，這對于二次開(kāi)發(fā)測溫、控溫電路的設計，將無(wú)須線(xiàn)性化處理，就可以完成測溫或控溫電路的設計，從而簡(jiǎn)化儀表的設計和調試。

    3．線(xiàn)性NTC溫度傳感器的測溫范圍是如何規定的？

    就總的而言，測溫范圍可在-200～+200℃之間，但考慮實(shí)際的需要，一般無(wú)須如此寬的溫度范圍，因而規定三個(gè)不同的區段，以適應不同封裝設計，同時(shí)在延長(cháng)線(xiàn)的選用上亦有所不同。而對于溫度補償專(zhuān)用的線(xiàn)性熱敏元件，則只設定工作溫度范圍為-40℃～+80℃。完全可以滿(mǎn)足一般電路的溫度補償之用。

    4．延長(cháng)線(xiàn)的選用應遵循什么原則？

    一般的在-200～+20℃、-50～+100℃宜選用普通雙膠線(xiàn)；在100～200℃范圍內應選用高溫線(xiàn)。

    5．基準電壓的含義是什么？

    基準電壓是指傳感器置于0℃的溫場(chǎng)（冰水混合物），在通以工作電流（100μA）的條件下，傳感器上的電壓值。實(shí)際上就是0點(diǎn)電壓。其表示符號為V（0），該值出廠(chǎng)時(shí)標定，由于傳感器的溫度系數S相同，則只要知道基準電壓值V（0），即可求知任何溫度點(diǎn)上的傳感器電壓值，而不必對傳感器進(jìn)行分度。其計算公式為：

    V（T）=V（0）+S×T

    示例：如基準電壓V（0）=700mV；溫度系數S=-2mV/℃，則在50℃時(shí)，傳感器的輸出電壓V（50）=700—2×50=600（mV）。這一點(diǎn)正是線(xiàn)性溫度傳感器優(yōu)于其它溫度傳感器的可貴之處。

    6．溫度系數S的含義是什么？ 

    溫度系數S是指在規定的工作條件下，傳感器的輸出電壓值的變化與溫度變化的比值，即溫度每變化1℃傳感器的輸出電壓變化之值： S=△V/△T（mV/℃）。

    溫度系數是線(xiàn)性溫度傳感器做為溫度測量元件的物理基礎，其作用與熱敏電阻的B值相似，這個(gè)參數在整個(gè)工作溫度范圍內是同一值，即-2mV/℃，而且各種型號的傳感器也是同一值，這一點(diǎn)傳統的熱敏電阻溫度傳感器是無(wú)可比擬的。

    7．互換精度這一參數有什么意義？

    互換精度是指在同一工作條件下（同一工作電流、同一溫場(chǎng)）對于同一個(gè)確定的理想擬合直線(xiàn)，每一只傳感器的電壓V（T）—溫度T曲線(xiàn)與該直線(xiàn)的最大偏差，這個(gè)偏差通常按傳感器的溫度—電壓轉換系數S折合成溫度來(lái)表示。由于傳感器的輸出線(xiàn)性化及溫度—電壓轉換系數相同，即在測溫范圍內全程互換，所以互換精度表示了基準電壓值的離散程度，即用基準電壓值的離散值折合成溫度值的大小來(lái)描述整批傳感器之間的互換程度。一般分為三級：I級的互換偏差不大于0.3℃;J級不大于0.5℃;K級不大于1.0℃。

    8．線(xiàn)性度的意義是什么？

    線(xiàn)性度是描述傳感器的輸出電壓值隨溫度變化的線(xiàn)性程度，實(shí)際上也就是傳感器輸出電壓在工作溫度范圍內相對于理想擬合直線(xiàn)的最大偏差。一般情況下，其線(xiàn)性度的典型值為±0.5%，很顯然傳感器的線(xiàn)性度越高（其值越�。�，對于儀表的設計就越簡(jiǎn)單，在儀表的輸入級完全不必采用線(xiàn)性化處理。

    9．為什么說(shuō)線(xiàn)性溫度傳感器是規范化輸出？

所謂規范化輸出，就是在0℃溫度點(diǎn)上傳感器在規定的工作條件下，輸出的電壓值僅限于某一小范圍內，即使不互換，其基準電壓值僅限定在690-7１0mV之間，這樣在電路設計時(shí)，易于在宏觀(guān)上把握傳感器的輸出情況，不論在橋路設計還是溫度補償，只要在690-7１0mV之間考慮，在調試中稍加調整即可。而不象普通的熱敏電阻由于型號不同，其阻值也不同，針對不同的型號，需進(jìn)行不同的設計計算。所以線(xiàn)性溫度傳感器的規范化輸出，可以使儀表電路實(shí)現規范化設計。

    10．用戶(hù)如何檢驗線(xiàn)性溫度傳感器？

    用戶(hù)在購買(mǎi)傳感器后，可在恒流的條件下，依溫區的大小，采用兩點(diǎn)或三點(diǎn)測試，以檢驗互換精度、線(xiàn)性度和溫度系數。一般情況下，最簡(jiǎn)單的檢驗方法只要檢驗基準電壓值即可。而所有電氣參數，在交貨時(shí)均有隨貨參數表（合格證），以提供該批傳感器的詳細參數指標。

    對測試條件有如下要求：

• 恒流源：100μA±0.5%；
• 恒溫溫場(chǎng)：波動(dòng)度：≤±0.05℃；
• 測試儀表：41/2或51/2數字電壓表。

    11．實(shí)際使用溫度傳感器是否一定要采用恒流源供電？

    一般情況下是不必要的，橋路恒壓供電完全可以。這是因為在100μA左右的電流條件下，傳感器的溫度—電壓轉換系數變化量很小，可以給一個(gè)實(shí)測數量級的概念：

• 在100μA時(shí) S=-2mV/℃
• 在40μA 時(shí) S=-2.1mV/℃
• 在1000μA時(shí)S=-1.9mV/℃

    而在實(shí)際的橋路恒壓供電時(shí),其電流變化不會(huì )有如此大的幅度。

    恒壓供電時(shí)，傳感器負載電阻值如何確定？

    恒壓供電時(shí)，負載電阻接在電源與傳感器正極之間，信號從傳感器正極與負極之間輸出，設計電阻值R時(shí)，以在0C時(shí)使傳感器工作電流為100μA即可。如傳感器的基準電壓為V（0）（mV），恒壓源為VDD（mV），則R=（VDD-V（0））(mV)/0.1(mA)。對于計算出的電阻值R，如果實(shí)際的電阻沒(méi)有這種阻值，可就近阻值選用，對測溫精度沒(méi)有影響。

    12．線(xiàn)性溫度補償元件做為電路溫度補償有什么優(yōu)越性？

    這主要考慮熱敏元件的輸出規范化及溫度系數的一致性，便于設計。另外，由于溫度系數與晶體管電路中的晶體管基、射極電壓的溫度系數相同，做為穩定晶體管電路的工作點(diǎn)的基極偏流元件是非常合適的。而將幾只元件串聯(lián)使用，可以通過(guò)并聯(lián)電位器方式，通過(guò)電位器的調節出不同的溫度系數，以實(shí)現精確的溫度補償作用。這種溫度系數可調的補償元件，無(wú)須繁雜設計，對元件的工作電流也無(wú)嚴格要求，這也是這種線(xiàn)性熱敏元件用于溫度補償的一大優(yōu)點(diǎn)。

    13．穩定性的含義是什么？

    穩定性是指傳感器的基準電壓值年漂移量，這個(gè)漂移量再按溫度—電壓轉換系數折合成溫度值，即穩定性=±△V/S/年。線(xiàn)性溫度傳感器的穩定性為±0.05℃/年。這一參數描述了傳感器在各種使用條件下保持原有特性的能力。

    14．長(cháng)線(xiàn)傳輸對傳感器信號是否有影響？

    應當說(shuō)影響不大，一般情況下傳輸距離可達1000米以上。如果距離再遠，可以考慮將傳感器輸出的信號在當地轉換成數字量，這樣可以方便地實(shí)現更遠距離的傳輸。