传感器信号处理与接口4课件

第三章温度传感器接口技术

温度传感器数量约占各种传感器使用数量的一半左右。温度传感器种类也是最多的。常用的温度传感器约有20种。它们能测量零下几百度到零上几千度的温度。各种材料制成的湿度传感器只能在一定的湿度范围内使用。3.1电阻式温度传感器

1.分类及其工作原理根据材料的不同：（1）金属热电阻传感器（Cu、Ni、Pt），其中，最常见的金属热电阻为Cu、Pt电阻。

（2）半导体热电阻（热敏电阻）

铂电阻温度计的使用范围是-200℃~650℃；铜电阻在-50℃~200℃使用范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的。标称阻值，100、500、1000Ω；A、B等级。

电阻值随温度变换而显著变化的一种半导体温度传感器。按其阻值随温度变化的特性可分为：

1）负温度系数（NTC）热敏电阻；

2）正温度系数（PTC）热敏电阻；

3）临界温度系数（CTC）热敏电阻。2V1V（2）三线式在电阻体的一端连接两根引出线，另一端连接一根引出线，此种引出线形式称为三线制。当热电阻和电桥配合使用时，这种引出线方式可以较好地消除引出线电阻的影响，提高测量精度。所以工业热电组多半采用这种方法。

a）

（2）四线式3.热电阻温度传感器接口电路设计

4.标定分度表2.分类按热电偶材料分类：有廉金属、贵金属、难熔金属和非金属四大类。按用途和结构分类热电偶按照用途和结构分为普通工业用和专用两类。3.接口电路设计灵敏度为数十微伏/℃。注意电容器漏电流的影响。滤波

冷端补偿软件处理法

3.3pn结温度传感器二极管、晶体管的各种特性与温度有很大关系，利用这种关系，可以制成温度传感器。

1.温敏二极管

常见的应用方式：

在恒定的工作电流下，温敏二极管的正向电压与温度之间呈现出良好的线性关系。在定标之后，温敏二极管的电压将指示相应的温度。

考虑到温敏管的自热效应，工作电流不宜太大，通常选择入在10~100μA。串联恒压方式，比恒流源电路测量精度高。

2.温敏晶体管1.1模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。

电流型的灵敏度为1μA/K。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。测温范围为-55℃～+150℃。灵敏度为1μA/K.3.4使用集成温度传感器的温度控制系统3.6数字温度计电路第四章压力传感器接口技术PressureSensorInterfaceCircuits4.1压阻效应与压力敏感器件1.压阻效应

2.压力敏感器件金属、半导体半导体应变片的特点（1）灵敏度系数大；（2）正、负灵敏度系数；（3）阻值范围宽；（4）温度特性、形变和线性均比金属差。4.2压敏电桥的特性和补偿压敏电阻电桥：存在的问题：1.零位失调和温漂2.灵敏度的温漂及补偿3.非线性及补偿(1)限制所加压力的最大值(2)设计合理的接口电路。4.3集成压力传感器种类：输出信号：（1）频率输出（2）数字量输出原理：（1）悬臂梁（2）电容式4.4压力传感器接口技术

用集成电路工艺制造的压力传感器存在的问题：（1）零点输出和零点温漂；（2）灵敏度温漂；（3）输出信号非线性；（4）输出信号的幅值低或不标准。1.半导体压力传感器接口电路

FPM-05型表压传感器，在大气压时，输出0V,1mmHg输出为10mV。2.压力变送器的传感器接口电路3.压力变换器电路4.袖珍式数字气压表电路设计实例设计要求：测量压力范围为0~1.72×104Pa。用10位的A/D转换器与计算机接门，A/D转换器的输入范围为0~5V。系统的静态精度为0.5％(25C时)，动态精度土2.5％。温度范围为0~70C，电源电压12V。1.选择传感器的参数如下：（1）（2）（3）2.传感器温漂的处理3.选择电流源和仪表放大器第5章光敏传感器接口技术4.1常见的光敏传感器半导体光敏传感器光电效应（1）光电导效应光敏电阻光敏电阻的主要特性参数有：灵敏度、光照特性、伏—安待性、光谱特性、响应时间和温度特性等。（2）光生伏特效应光敏二极管、光电池、光敏晶体管、光敏可控硅频率响应：除与载流子的产生与复合、扩散和漂移等内在因素外，光电二极管还与结电容效应。(1ns)光电池的还与器件的材料、结构、几何尺寸和使用条件有关。光纤传感器热探测器5.2光敏传感器接口技术1.减少暗电流影响的方法(1)桥式补偿电路(2