Датчики температуры реферат

Температурные датчики

-*новый или неперечисленный*-, Температурные датчики. Рефераты. 3 Температурные датчики. их виды. 4 Термопреобразователи сопротивления. 4 Термоэлектрические преобразователи. 6 Пирометры.

Для измерения температур до 1100 0С используют в основном термопары из неблагородных металлов, для измерения температур от 1100 до 1600 0С - термопары.

Полупроводниковые датчики температуры [нестрогое соответствие ]

Схемотехника, Полупроводниковые датчики температуры, Реферат. вариацией функции преобразования вследствие изменения направления действия входной величины (для датчиков температуры это нагрев-охлаждение).

включен в одно из плеч моста, созданы термодатчики типа ТЭТ-1, ТЭТ-2 [5]. Первый тип используется для измерения температуры в полевых условиях в.

Измерение температуры [нестрогое соответствие ]

Теплотехника, Измерение температуры, Курсовая Таблица 1 |Термометрическое |Наименование |Пределы длительного применения, 0С | |свойство |устройства | | | | |Нижний |Верхний | |Тепловое |Жидкостные.

автоматического потенциометра Заданы: - шкала прибора 0(1300 0С ; - градуировка термоэлектрического термометра ТПП; - расчетная температура свободных.

Физика, Методы и средства контактных электроизмерений температуры. Рефераты. от -200 до +650° С, однако есть данные, свидетельствующие о возможности применения платиновых термометров для измерения температур от -264 до +1000° С.

3410 |0,5 | Погрешности. возникающие при измерении температуры термометрами сопротивления. вызываются нестабильностью во времени начального.

Измерение параметров лазеров [нестрогое соответствие ]

Технология, Измерение параметров лазеров. эллипса, по которому | | |лазерного | |поляризовано лазерное | | |излучения | |излучение к его большой | | | | |полуоси | | |Степень | |Отношение.

такой ПИП традиционно называют болометром, а в качестве термометра сопротивления могут использоваться не только проволочные проводники, а и пленочные.

Определение линейных и угловых перемещений параметрическими измерительными преобразователями [нестрогое соответствие ]

Радиоэлектроника, Определение линейных и угловых перемещений параметрическими измерительными преобразователями. Работа Курсовая. может быть оценена приближенной максимальной погрешностью по формуле: |?max|=|?пп|+|?иц|+|?еr|+|?м| (1.3) где ?max - предел допускаемой относительной.

приборов и мер, с помощью которых производилась градуировка; погрешности за счет приближенного выражения (табличным, графическим, аналитическим.

Терморезисторный эффект. Терморезисторы [нестрогое соответствие ]

Радиоэлектроника, Терморезисторный эффект. Терморезисторы. Рефераты. при температуре Т, К, постоянная [pic] зависит от физических свойств материала и габаритов терморезистора (l - расстояние между электронами в см и S.

пульсирующего и переменного тока частотой до 400 Гц, а также для температурной компенсации элементов электрических схем, имеющих положительный.

Измерение параметров лазеров [нестрогое соответствие ]

Технология, Измерение параметров лазеров. методы, основанные на различных физических и химических эффектах взаимодействия лазерного излучения с веществом, последнее может находиться

в лазерном пучке 28 1.2 Измерение поляризации лазерного пучка 34 2. ИЗМЕРЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ И КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО.

-*новый или неперечисленный*-, Управление техническими системами (лекции). Лекции преподавательские. жидкостные манометрические;. конденсационные;. электрические;. термометры сопротивления ;. оптические монохроматические пирометры;. оптические.

и т.д.). | | |Прибор для измерения температуры показывающий, установленный на | | |щите (милливольтметр, логометр, потенциометр (типа КСП и др

Технологические измерения и приборы [нестрогое соответствие ]

Технология, Технологические измерения и приборы. Работа Курсовая. в интервале от -260 до 750[pic]С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000[pic]С. В качестве материала для.

типа КСМ4 выбрана от 0[pic]С до 100[pic]С при работе его с термометром сопротивления типа ТСМ (23 градуирровки); - параметры настройки измерительной

реферат на тему: Полупроводниковые датчики температуры

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО СХЕМОТЕХНИКЕ ТЕМА: «ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ»

ВЫПОЛНИЛИ СТУДЕНТЫ ФПК 3-2 Мазилина Е.А. Мазилин С.В.

Москва 2001г. ПЛАН КУРСОВОЙ РАБОТЫ.

1. ВВЕДЕНИЕ. 2. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ. 3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ. 4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ. 4.1. Датчики температуры на основе диодов и транзисторов. 4.2. Датчики температуры на основе терморезисторов. 4.3. Пленочные полупроводниковые датчики температуры. 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ Стремительное развитие электроники и вычислительной техники оказалось предпосылкой для широкой автоматизации самых разнообразных процессов в промышленности, в научных исследованиях, в быту. Реализация этой предпосылки в значительной мере определялась возможностями устройств для получения информации о регулируемом параметре или процессе, т.е. возможностями датчиков. Датчики, преобразуя измерительный параметр в выходной сигнал, который можно измерить и оценить количественно, являются как бы органами чувств современной техники.

2. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ Среди широкого разнообразия измерительных параметров одним из основных является температура. Ее измерение необходимо во всех сложных технологических процессах. Большое разнообразие датчиков температуры, работающих на различных физических принципах и изготовленных из различных материалов, позволяет измерять ее даже в самых труднодоступных местах там, где другие параметры измерить невозможно. Так например, в активной зоне атомных реакторов установлены только датчики температуры, измерение которой позволяет оценить другие теплоэнергетические параметры, такие как давление, плотность, уровень теплоносителя и т.д. [1]. В повседневной жизни, в быту также применяются датчики температуры, например для регулирования отопления на основании измерения температуры теплоносителя на входе и выходе, а также температуры в помещении и наружной температуры; регулирование температуры нагрева воды в автоматических стиральных машинах; регулирование температуры электроплит, электродуховок и т.п.

3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ Любой датчик, в том числе и датчик температуры, может быть описан рядом характеристик, совокупность которых позволяет сравнивать датчики между собой и целенаправленно выбирать датчики, наиболее соответствующие конкретным задачам. Перечислим основные из этих характеристик [2]: 1. Функция преобразования (градуировочная характеристика) представляет собой функциональную зависимость ее выходной величины от измеряемой величины: y = f(x) (1) Зависимость представляется в именованных величинах: y в единицах выходного сигнала или параметрах датчика, x в единицах измеряемой величины. Для датчиков температуры Ом/С или мВ/К. 2. Чувствительность отношение приращения выходной величины датчика к приращению его входной величины: S = dy/dx (2) Для линейной части функции преобразования чувствительность датчика постоянна. Чувствительност датчика характеризует степень совершенства процесса преобразования в нем измеряемой величины. 3. Порог чувствительности минимальное изменение значения входной величины, которое можно уверенно обнаружить. Порог чувствительности связан как с природой самой измеряемой величины, так и с совершенством процесса преобразования измеряемой величины в датчике. 4. Предел преобразования максимальное

Не нашли нужную работу? Закажи реферат, курсовую, диплом на заказ

значение измеряемой величины, которое может быть измерено без необратимых изменений в датчике в результате рабочих воздействий. Верхний предел измерений датчика обычно меньше предела преобразования по крайней мере на 10%. 5. Метрологические характеристики определяются конструктивно-технологическими особенностями датчика, стабильностью свойств применяемых в нем материалов, особенностями процессов взаимодействия датчика с измеряемым объектом. Метрологические характеристики, в свою очередь, определяют характер и величины погрешностей измерения датчиков. Часть погрешностей могут быть случайными и они учитываются методами математической статистики. Систематические погрешности могут быть аналитически описаны и исключены из результатов измерения. Основными видами систематических погрешностей являются: - погрешности, обусловленные нелинейностью функции преобразования, что характерно для полупроводниковых датчиков температуры [3]; - погрешности, обусловленные вариацией функции преобразования вследствие изменения направления действия входной величины (для датчиков температуры это нагрев-охлаждение); - погрешности, обусловленные несоответствием динамических возможностей датчика скорости воздействия входной величины. Может быть учтено введением коэффициента термической инерции; - дополнительные погрешности, обусловленные отличием условий работы датчика от тех, в которых определялась его функция преобразования; - погрешности, обусловленные нестабильностью функции преобразования вследствие процессов старения материала. 6. Надежность рассматривается в двух аспектах: механическая надежность и метрологическая надежность. 7. Эксплуатационные характеристики к их числу могут быть отнесены: масса, габаритные размеры, потребляемая мощность, прочность электрической изоляции, номиналы используемых электрических напряжений, а также стойкость к агрессивным средам, всевозможным излучениям, искробезопасность и т.д. 8. Стоимость и возможность серийного производства.

4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ Влияние температуры на электрофизические параметры полупроводников в основном проявляются в изменении концентрации носителей заряда, что приводит к соответствующему изменению электрической проводимости [4]. На этом принципе работают полупроводниковые терморезисторы. В качестве полупровод- никовых датчиков температуры также используются диоды и транзисторы, где изменение концентрации носителей заряда приводит к изменению тока, протекающего через полупроводниковый прибор 4. 4.1. Датчики температуры на основе диодов и транзисторов. В датчиках температуры на основе диодов и транзисторов используют зависимость параметров p-n перехода в полупроводнике от температуры. Исторически первым температурозависимым параметром был обратный ток диодов и транзисторов. Значение тока растет с температурой по экспоненциальному закону со скоростью порядка 10%.К-1. Однако, диапазон температур, в пределах которых возможно использование обратных токов, весьма ограничен. Верхний температурный предел применения определяется температурой их теплового пробоя. Наибольшее распространение получило использование прямых параметров диодов и транзисторов [5]. Их существенными преимуществами перед обратными являются линейность температурной зависимости, широкий диапазон рабочих температур, высокая стабильность. Чаще всего для измерения температуры используется прямое напряжение на p-n переходе при почти постоянном токе эмиттера. Изменение прямого напряжения

Реферат: Основные типы датчиков и их назначение

я21.я0 я2Понятие датчикая0

Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих

предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно гово-

Зрение. Глаза

Осязание. Кожа

Однако для получения ощущения одних только органов чувств недос-

таточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что

человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через гла-

за раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам

передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большо-

го и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения

ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения,

т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое,

тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы

датчики, реагирующие на эти раздражения.

Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управ-

ления заключается в приеме информации о состоянии объекта управле-

ния, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им

управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема ин-

При классификации датчиков в качестве основы часто используется

принцип их действия, который, в свою очередь, может базироваться на

физических или химических явлениях и свойствах.

я23. Основные видыя0

я_Температурные датчикия. С температурой мы сталкиваемся ежедневно,

и это наиболее знакомая нам физическая величина. Среди прочих

датчиков температурные отличаются особенно большим разнообра-

зием типов и являются одним из самых распространненых (табл. 2)

Стеклянный термометр со столбиком ртути известен с давних вре-

мен и широко используется в наши дни. Терморезисторы сопротивления

которых изменяется под влиянием температуры, используются довольно

часто в разнообразных устройствах благодаря сравнительно малой сто-

имости датчиков данного типа. Существует три вида терморезисторов:

с отрицательной характеристикой (их сопротивление уменьшается с по-

вышением температуры), С положительной характеристикой (с повышени-

ем температуры сопротивление увеличивается) и с критичной характе-

ристикой (сопротивление увеличивается при пороговом значении темпе-

ратуры). Обычно сопротивление под влиянием температуры изменяется

довольно резко. Для расширения линейного участка этого изменения

параллельно и последовательно терморезистору присоединяются резис-

Термопары особенно широко применяются в области измерений. В

них используется эффект Зеебека: в спае из разнородных металлов

возникает ЭДС, приблизительно пропорциональная разности температур

между самим спаем и его выводами. Диапазон измеряемых термопарой

температур зависит от применяемых металлов. В термочувствительных

турные датчики, представляющие собой термочувствительный диод на

одном кристалле с периферийными схемами, например усилителем и др.

я_Оптические датчикия. Подобно температурным оптические датчики от-

личаются большим разнообразием и массовостью применения. Как

видно из табл. 3, по принципу оптико-электрического преобразования

эти датчики можно разделить на четыре типа: на основе эффектов фо-

тоэлектронной эмиссии, фотопроводимости, фотогальванического и пи-

роэлектрических.

я1Фотогальваническая эмиссия, или внешний фотоэффект,я0 - это ис-

пускание электронов при падении света физическое тело. Для вылета

электронов из физического тела им необходимо преодолеть энергети-

ческий барьер. Поскольку энергия фотоэлектронов пропорциональна

я1hc/ля0 (гдея1 hя0 - постоянная Планка,я1 ся0 - скорость света,я1 ля0 - длина вол-

ны света), то, чем короче длина волны облучающего света, тем больше

энергия электронов и легче преодоление ими указанного барьера.

я1Эффект фотопроводимости, или внутренний фотоэффект,я0 - это из-

менение электрического сопротивления физического тела при облучении

его светом. Среди материалов, обладающих эффектом фотопроводимости,

- ZnS, CdS, GaAs, Ge, PbS и др. Максимум спектральной чувствитель-

ности CdS приходится приблизительно на свет с длиной волны 500-550

нм, что соответствует приблизительно середине зоны чувствительности

человеческого зрения. Оптические датчики, работающие на эффекте фо-

топроводимости, рекомендуется использовать в экспонометрах фото- и

кинокамер, в автоматических выключателях и регуляторах света, обна-

ружителях пламени и др. Недостаток этих датчиков - замедленная ре-

акция (50 мс и более).

я1Фотогальванический эффектя0 заключается в возникновении ЭДС на

выводах pДДn-перехода в облучаемом светом полупроводнике. Под воз-

действием света внутри pДДn-перехода появляются свободные электроны

широкую сферу применения.

я1Пироэлектрические эффектыя0 - это явления, при которых на по-

верхности физического тела вследствие изменений поверхностного тем-

пературного "рельефа" возникают электрические заряды, соответствую-

щие этим изменениям. Среди материалов, обладающих подобными свойс-

твами: и множество других так нызываемых пи-

роэлектрических материалов. В корпус датчика встроен полевой тран-

зистор, позволяющий преобразовывать высокое полное сопротивление

пиротехнического элемента с его оптимальными электрическими заряда-

ми в более низкое и оптимальное выходное сопротивление датчика. Из

датчиков этого типа наиболее часто используются ИК-датчики.

Основные преимущества перед датчиками других типов: 1. Возмож-

ность бесконтактного обнаружения. 2. Возможность (при соот-

3. Высокая скорость отклика. 4. Удобство применения интег-

ральной технологии (оптические дат-

чики, как правило, твердотельные и полупроводниковые),

обеспечивающей малые размеры и большой срок службы.

5. Обширная сфера использования: измерение различных физичес-

ких величин, определение формы, распознавания объектов и

кости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления

осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафраг-

мы, трубки Прудона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют

достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получе-

ние электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), ем-

костные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики

давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно

сложны в изготовлении.

В настоящее время в качестве датчиков давления все шире ис-

пользуются тензометры. Особенно перспективными представляются полк-

проводниковые тензометры диффузионного типа. Диффузионные тензомет-

ры на кремниевой подложке обладают высокой чувствительностью, малы-

ми размерами и легко интегрируются с периферийными схемами. Путем

травления по тонкопленочной технологии на поверхности кристалла

кремния ся1 nя0-продимостью формируется круглая диафрагма. На краях ди-

афрагмы методом диффузии наносятся пленочные резисторы, имеющие

я1pя0-проводимость. Если к диафрагме прикладывается давление, то сопро-

тивление одних резисторов увеличивается, а других - уменьшается.

Выходной сигнал датчика формируется с помощью мостовой схемы, в ко-

торою входят эти резисторы.

Полупроводниковые датчики давления диффузионного типа, по-

добные вышеописанному, широко используются в автомобильной электро-

нике, во всевозможных компрессорах. Основные проблемы - это темпе-

ратурная зависимость, неустойчивость к внешней среде и срок службы.

я_Датчики влажности и газовые анализаторыя. Влажность - физичес-

кий параметр, с которым, как и с температурой, человек

сталкивается с самых древних времен; однако надежных

датчиков не было в течение длительного периода. Чаще всего для по-

добных датчиков использовались человеческий или конский волос, уд-

Газовые датчики широко используются на производственных

предприятиях для обнаружения разного рода вредных газов, а в домаш-

них помещениях - для обнаружения утечки горючего газа. Во многих

случаях требуется обнаруживать определенные виды газа и желательно

иметь газовые датчики, обладающие избирательной характеристикой от-

носительно газовой среды. Однако реакция на другие газовые компо-

ненты затрудняет создание избирательных газовых датчиков, обладаю-

щих высокой чувствительностью и надежностью. Газовые датчики могут

быть выполнены на основе МОП-транзисторов, гальванических элемен-

тов, твердых электролитов с использованием явлений катализа, интер-

ференции, поглощения инфракрасных лучей и т.д. Для регистрации

утечки бытового газа, например сжиженного природного или горючего

газа типа пропан, используется главным образом полупроводниковая

керамика, в частности. или устройства, работающие по принципу

каталитического горения.

При использовании датчиков газа и влажности для регистрации

состояния различных сред, в том числе и агрессивных, часто возника-

ет проблема долговечности.

я_Магнитные датчикия. Главной особеностью магнитных датчиков, как

и оптических, является быстродействие и возможность обнару-

жения и измерения бесконтактным способом, но в отличие от оптичес-

ких этот вид датчиков не чувствителен к загрязнению. Однако в силу

характера магнитных явлений эффективная работа этих датчиков в зна-

чительной мере зависит от такого параметра, как расстояние, и обыч-

но для магнитных датчиков необходима достаточная близость к воз-

действующему магнитному полю.

Среди магнитных датчиков хорошо известны датчики Холла. В нас-

тоящее время они применяются в качестве дискретных элементов, но

быстро расширяется применение элементов Холла в виде ИС, выполнен-