温度传感器论文范文
时间：2023-09-16 12:39:36
温度传感器论文篇1
Abstract： Under the new situation， the sensor practical teaching in higher vocational colleges has many problems， such as， obsolete training concept， simple training program and training method， not comprehensive teaching evaluation， etc. From the theory of temperature sensor， this article analyzes the methods and strategies for selecting and implementing training teaching of sensor based on the teaching objectives of applicability and effectiveness， so as to improve students' knowledge application ability， safe and civilized production consciousness and team spirit and help them adapt to the career development situation.
关键词：温度传感器；检测实训；建议
Key words： temperature sensor；detection training；recommendations
中图分类号：S951.4+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）31-0206-02
0 引言
温度传感器是最早开发、也是应用最广泛的一种传感器。在新形势下，高职院校传感器实训教学存在实训理念陈旧、实训项目与实训方法单一、教学评估不全面的问题。所以，高职院校应该树立正确的实训教学理念，选择恰当的实训项目，设计合理的实训方案，建立健全完善的实训教学评估机制。我们做进气温度传感器的检测实训时，主要是掌握常见过气温度传感器的结构与工作原理，掌握进气温度传感器的检测方法工艺流程和技术规范，掌握进气温度传感器数据分析的方法。通常情况，全班分成若干组，每组3或4人。由老师指定工位并布置任务。组长带领组员完成任务。教师考核学生的知识应用能力、安全文明生产意识和团队合作精神。我们的改进是：
1 增加预备知识点，便于实训
让学生了解进气温度传感器（Intake Air Temperature Sensor，IATS）的功能是检测进气温，并将温度信号转换成电信号输入发动机电控单元。过气温度信号是多种控制功能的修正信号，包括燃油脉宽、点火正时、怠速控制和尾气排放等，如果进气温度传感器信号中断，发动机热起动将受到影响，并且会导致燃油脉宽增加，尾气排放恶化。进气温度传感器一般安装在空气滤清器或进气管内。
让学生懂得热敏电阻是利用陶瓷半导体材料的电阻值根据温度变化而变化的特性制成。我们按照特性的差异，将热敏电阻分为负温度系数（NTC）热敏电阻、正温度系数（PTC）热敏电阻和临界温度（CTR）热敏电阻。在这几类电阻系数中，温度越高，负温度系数（NTC）热敏电阻的阻值越小，但是正温度系数（PTC）热敏电阻的阻值会越大。有一类热敏电阻的阻值以临界温度为基准，高于此温度时阻值为某一水平，低于此温度时阻值为另一水平，这类热敏电阻称为临界温度（CTR）热敏电阻。
负温度系数型热敏电阻式温度传感器是汽车常用零部件，如进气温度传感器（详见图1）、冷却液温度传感器、排气温度传感器和油温度传感器等，这种传感器的主体结构包括热敏电阻、金属或塑料壳体、接线插座和导电片。
热敏电阻的突出优点是灵敏度高、响应迅速、构造单一、造价低，便于规模化生产。热敏电阻有两个端面，分别从两端面引出一个电极与传感器插座相连。在拆装传感器时，壳体上独特的螺纹可起到辅助作用。接线插座有单端子与两端子之分。按常规来讲，两端子的传感器在中高档轿车燃油喷射系统中应用较多，而单端子的则适用于低档轿车的汽车仪表以及燃油喷射系统。譬如，单端子传感器插座，其壳体就是传感器的一个电极。两端子温度传感器插座常用在电控系统中，只要连接ECU插座上的端子就能进行信号传递，应用起来十分方便。
2 结合校企合作机型发动机讲解进气温度传感器
在图2所示的AJR型发动机进气温度传感器电路存在发动机怠速的问题。进入08功能“读测量数据块”，选择明显示组检查进气温度传感器，如果显示数据不真实（显示区域4数据显示19.5℃不变），断开点火开关，查看图3所示的传感器插头上端子和发动机控制单元线束插头间的线路是否存在短路或断路的问题。若无线路故障，更换进气温度传感器。进气温度传感器参数，如表1所示。
3 AJR型发动机进气温度传感器改进实训操作步骤
3.1 电阻测量
①分别测量各种温度条件下的电阻阻值。首先用电吹风为过气温度传感器加热，然后用万用表电阻挡，测量进气温度传感器电阻值。桑塔纳AJR进气温度传感器的电阻与温度对用关系，如表2所示。测量的结果应符合规定值，否则应更换进气温度传感器。
②桑塔纳AJR进气温度传感器线束的阻值测量标准，具体见表3。
3.2 信号电压测量
测量发动机线束的电压时，先关闭点火开关，断开发动机线束与进气温度传感器的插接器，打开点火开关，测量线路侧时电压应为5V。关闭点火开关，重新连接线束，测量信号且端子与2号接线端子之间的电压，电压应随进气温度的变化而变化，动态检测电压应在0.5～3V之间变化。
3.3 读取测量数据流
用KT600综合智能诊断仪读取进气温度传感器测量数据流，正常情况下显示正常的进气温度，当显示值为19.5℃不变时，说明线路故障或进气温度传感器故障。
4 改进考核要点与评分标准
4.1 考核要点
①掌握进气温度传感器的结构及工作原理。②掌握进气温度传感器的检测方法、技术规程及操作方法，工艺流程和技术规范，掌握数据流的读取方法和分析方法。
4.2 考核时间
考核时间：20min。
4.3考核评分
结合AJR发动机实验台，能够正确检测进气温度传感器及其线路，能正确分析进气温度传感器数据流信息，进气温度传感器的检测考核要点与评分标准见表4。
5 效果分析
笔者所在班级共有39名学生，全部参加了实训，通过落实关于进气温度传感器检测实训的几点建议，即增加预备知识点、结合校企合作机型发动机讲解进气温度传感器、改进实训操作步骤、改进考核要点与评分标准等，全班39个同学全部通过了实训考核，并有25名同学毕业后被专业对口的企业录取，说明项目实训教学是可行的。
6 结论
基于项目教学法的实训教学模式比以理论学习为主的传统教学模式，在能力培养和素质训练上的效果更加明显。高职院校作为职业人才培养基地，必须主动适应新形势，树立应用型人才培养理念，科学规划实训项目，努力实现传感器实训教学改革。
参考文献：
[1]葛海江，徐迅成.《传感器技术应用》实训教学的改革与实践[J].中国科技信息，2013（8）：36-37.
[2]华泽玺，王栋.基于实验的传感器教学改进方法[J].教育教学论坛，2014（5）：35-36.
温度传感器论文篇2
【关键词】项目式教学法 汽车 传感器 实践
项目式教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。
一、基于项目式教学的项目设计
项目教学法最首要的工作是要明确项目任务。在传感器教学中，我首先把传感器设置成驱动系统传感器、安全管理系统传感器、舒适系统传感器三个大的模块。然后把每个模块下设置多个项目，如把模块一设置成多个项目：水温传感器、空气温度传感器、进气压力传感器、爆震传感器、曲轴传感器、节气门位置传感器、氧气浓度传感器、怠速传感器。经过这样的简单分类后，再在教学中进行循序渐进的讲解，力图让学生对汽车传感器的知识有个较全面的掌握。
二、基于项目式教学的实践
这里以项目一为例来讲解项目的实施过程。在项目一汽车水温传感器中，教师要先作好项目实施的前期工作，即给出任务工单。任务一：水温传感器的英文是什么？水温传感器的作用是什么？水温传感器在实车上的位置在哪里？温度传感器的引线有几根？任务二：水温传感器与ECU如何实现信号传递（电路图的识读）？检测水温传感器的几种方法（电阻法，电压法）。电阻与温度的关系。水温传感器有哪些故障？任务三：水温传感器断路对发动机工作的影响？常用的温度传感器有哪些？温度传感器还可以测哪些量？水温高低怎样影响喷油量？先把学生分为4组，采用六步法实施。
（1）资讯（学生活动）。根据教师给出的项目：汽车水温传感器，学生获取相关的知识和信息。学生只需通过百度输入“汽车水温传感器”，可以找到11，700，000个相关词条。学生仅通过一个词条，即可以获取水温传感器的原理、结构、安装、作用、组成等知识，学生可以通过网络获取这些基本的理论知识，省去了教师的大量篇幅的理论讲解，而且学生的兴趣也被激发了，学习的主动性也调动了。
（2）计划（学生活动）。学生通过百度了解了水温传感器的基本知识，接下来第二步，每个小组就要针对老师在项目之初给出的任务制订初步的方案，并最终得到教师的认可。
（3）决策（学生活动）。学生通过研究讨论，确定各自在小组中的分工以及小组成员合作的形式，最终确定实施方案。
（4）实施（学生活动）。每组学生按照既订方案，独立完成工作。在此阶段，应给学生提供相应的工具，实验台和实车一辆。学生已经能结合资讯工作，所有组应能完成初期任务和第二期任务，能填写任务工单。
任务一工单：水温传感器的英文是什么？-―ETC。水温传感器的作用是什么？―检测发动机冷却液温度输入ECU用于修正喷油量。水温传感器在实车上的位置在哪里？―发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中（并能在车上指出）。温度传感器的引线有几根？―2根。任务二工单：水温传感器与ECU如何实现信号传递？能绘制相应的电路图
检测水温传感器的几种方法：开路的检测：测电阻，应随温度变化并与规定值相符；在路的检测：测量电源电压；测量信号电压。电阻与温度的关系―取下传感器，放入量杯中：冰水：5°C；常温：30°C；热水：80°C。结合电路图应能得出结论：冷却液温度传感器与ECU的连接，当冷却液温度低，则热敏电阻值大，信号THW的分压值高；反之，信号THW的分压值低。水温传感器有哪些故障？通过设置故障点实现：故障：水温低――传递高水温信号；水温高――传递低水温信号；线路短路、断路。故障现象：冷起动困难，冷车怠速不稳；排气管冒黑烟，热车怠速不稳；发动机故障灯亮（其它现象）。故障诊断：检测传感器电阻；检测传感器电阻；读故障码。拓展任务。对于学有余力的小组，可以完成任务三。
（5）检查（学生活动）。每个小组做完任务后，先由小组成员进行自我评价和互评。小组要注意交流，发现问题。
（6）评价（师生互动）。学生完成后，教师要把握时机对每组的学习情况进行评价。最后教师要对每个问题给出答案，做出总结。对水温传感器做出总结：水温传感器信号是发动机电脑计算和确定喷油量的一个重要信号。当水温传感器出现故障时，会影响发动机电脑所控制的喷油量，从而影响混合气的浓度。当水温传感器送给电脑的水温信号低于发动机实际水温时，会导致混合气太浓，出现排气管冒黑烟、热车怠速不稳等故障；当水温传感器送给电脑的水温信号高于发动机实际水温时，会导致混合气太稀，出现冷起动困难、冷车怠速不稳等故障。当水温传感器出现短路、断路故障时，发动机电脑的故障自诊断电路会检测到这一故障，使发动机故障警告灯发亮，同时电脑将启动失效保护功能，以某一固定的涓冷代替水温传感器的信号，此时会产生发动机冷起动困难、冷车怠速不稳、热车后出现混合气太浓等故障。
三、结语
通过项目式教学法的应用，充分利用现代化教学与实验手段，让学生学会学习、学会做事、学会合作，学生的学习积极性提高了，合作学习的意识增强了，较难理解的理论知识学生可以自己想办法弄明白，变被动接受为主动学习了。
温度传感器论文篇3
汽车传感器技术的应用是伴随着数电与模电技术的兴起而产生的。在现代汽车中，桑塔纳2000就是典型运用汽车传感器技术的电控轿车。传感器已经引用到了桑塔纳2000AJR电控发动机系统中，可以对汽车发动机运行过程中每时每刻的数据进行感知和传输，最终到达汽车ECU进行智能控制，为汽车的良好运行提供可靠和准确的数据。传感器大致有模电，数电，磁电，光电等形式。但无论是哪种形式都要转化成电波信号，区别是在于数字还是模拟信号。现在很多修理工对于电控汽车的辅助传感器的作用并不是十分清楚，对其检测也还比较模糊，本文主要是对发动机的辅助传感器的检测进行分析。
一、氧传感器
1.氧传感器的介绍。
氧传感器安装在排气管内。由于排气中的氧浓度可以反映空燃比的大小，所以，在电子控制燃油喷射系统中广泛使用氧传感器。氧传感器随时将检测的氧气浓度反馈给ECU，ECU据此判断空燃比是否偏离理论值，一旦偏离，就调节喷油量，以控制空燃比收敛于理论值。在桑塔纳AJR发动机上装配的是二氧化锆氧传感器
2.氧传感器的检测。
2.1传感器的线路检测。
（1）打开点火开关，G39-1与G39-2间线路为传感器加热电源线
测得两端子电压为12V
（2）发动机启动，待水温正常后，将数字万用表连接到氧传感器端子3与4连接的导线上，测得电压为0.5V
2.2氧传感器的电阻检测
加热元件的电阻值在常温条件下，测得其电阻1～5Ω，虽则排气的温度上升，其电阻就显著增大。
2.3氧传感器波形检测。
起动发动机使氧传感器加热至315℃以上，发动机处于闭环工作状态，利用探头与传感器连接器信号端子G39-3相连（其步骤如下）
a接好设备KT600，示波器电缆线应与G39-3起动发动机，打开KT600电源开关；
b金德仪器主菜单下按上下方向键选择示波器，按[ENTER]键确认；
c汽车专用示波器菜单下选择传感器，按[ENTER]键进入汽车传感器选择菜单观察氧传感器的信号波形（如图6-3），其标准波形
3试验结果分析。
测得情况氧传感器与电脑之间的线束，连接情况正常，波形也有输出，与标准波形大致相同，其信号电压在0.45V左右上下波动，看数据流显示空燃比为14.5：1，相当于理论空燃比。证明此氧传感器正常。
二、爆震传感器
1.爆震传感器的介绍。
爆震传感器是发动机电子控制系统中必不可少的重要部件，它的功用是检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ECU。常见的爆震传感器有两种，一种是磁致伸缩式爆震传感器，另一种是压电式爆震传感器。其内部有永久磁铁、靠永久磁铁激磁的强磁性铁心以及铁心周围的线圈。其工作原理是：当发动机的气缸体出现振动时，该传感器在7kHz左右处与发动机产生共振，强磁性材料铁心的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在铁心周围的绕组中产生感应电动势，并将这一电信号输入ECU。
压电式爆震传感器，桑塔纳AJR发动机就是装配的压电式的，目前，大多数汽车都采用压电式爆震传感器。这种传感器利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应而工作，也有利用掺杂硅的压电电阻效应的。该传感器的外壳内装有压电元件、配重块及导线等。其工作原理是：当发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外壳上时，外壳与配重块之间产生相对运动，夹在这两者之间的压电元件所受的压力发生变化，从而产生电压。ECU检测出该电压，并根据其值的大小判断爆震强度。
2.爆震位置传感器的检测。
2.1爆燃传感器线束的检测。
（1）关闭点火开关，分别拔下两个传感器的3心插头。
（2）拔下ECU的60心插头。
（3）用万用表的电阻档分别测量1号爆燃传感器3心插座1、2、3号端子分别与ECU的68、67及搭铁之间的电阻值，测得电阻小于0.5Ω
（4）用万用表的电阻档分别测量2号爆燃传感器3心插座1、2、3号端子分别与ECU的68、67及搭铁之间的电阻值，测得电阻小于0.5Ω
2.2爆震传感器电压的检测。
用kes-200的示波器通道电缆连接爆震传感器的信号线，拔开爆震传感器的连接插头，在发动机怠速时用万用表电压档检查爆震传感器的接线端子与搭铁间的电压，有脉冲电压输出，大约有0.5V左右。
2.3爆震传感器波形检测。
（1）按照图7-2连接好设备，打开KT600电源开关；
（2）在金德仪器主菜单下按上下方向键选择2. 示波器，按[ENTER]键确认；
（3）在汽车专用示波器菜单下选择点火系统，按[ENTER]键进入点火系统选择菜单
（4）选择爆震传感器—压电晶体，按[ENTER]键确认，按照测试条件，屏幕显示测得波形
（5） 必要时可以通过选择周期、幅值、电平等参数，然后按上下方向键改变波形，也可以选择停止，冻结波形后，选择存储，保存波形供以后修车参考。
3.爆震传感器检测结果分析。
测得情况传感器与电脑之间的线束，连接情况正常，怠速时，检测的波形波动平稳，振幅不大。当敲击爆震传感器附近，波形的振幅有明显的变化。由此可以判断传感器工作良好。
三、冷却液温度传感器
1.冷却液温度传感器介绍。
冷却液温度传感器安装在发动机汽缸盖上，该传感器是一个负温度系数的热敏电阻，检测冷却液温度。控制模块根据冷却液温度 传感器的输出值调整喷油脉宽。
2.冷却液温度传感器的检测试验。
2.1传感器线路检测。
（1）端子1与J220-62间的线路为传感器信号线导通
（2）端子3与J220-53间的线路为传感器搭铁线导通
（3）连接连接器，点火开关处于“ON”的位置，端子3与端子1间信号电压在0～5V之间，并随温度的升高而减小
2.2传感器的波形检测。
参照制造商的规范手册，可以得到精确的传感器响应电压范围。通常冷车时传感器的电压应在3～5V （全冷态），在不同的温度下应有相应的输出变化的电压信号，当温度传感器电路断路时，将出现电压向上直到参考电压值的峰尖（5V）；当温度传感器电路对地短路时，将出现电压向下直到接地电压值的峰尖。
用示波器线缆连接水温传感器信号线2号端子，启动发动机在汽车怠速的情况下，观察从冷车到热车，波形发生的变化是波形曲线随着水温的升高慢慢的下降，最终波形测得
2.3水温传感器的数据流读取。
X-431解码器读取数据流，按照上述读取节气门角度的检测步骤进行。但是最后输入的通道号不一样，读取水温传感器的在线数据流要输入03的通道号。
怠速的时候测得水温传感器输入的信号给电脑，计算出对应的水温，随着发动机从冷车到热车的状态，其水温也再不断地升高，知道95℃时，冷却液风扇自动开启。
3 水温传感器试验结果分析。
测得情况传感器与电脑之间的线束，连接情况正常，怠速时，检测的波形随着水温的升高而电压下降的曲线符合要求；而且从数据流也可以分析水温传感器在起作用可以反映出发动机工作时，冷却液的温度。说明目前水温传感器工作正常。
四、进气温度传感器
1.进气温度传感器的介绍。
进气温度传感器通常用于检测进气管中的空气温度，当用示波器或万用表测试时，从表中读出是传感器内热敏电阻两端的电压降。当进气温度低时，传感器电阻值及电压降就高，进气温度高时，传感器内的热敏电阻值及电压降就低。
AJR型发动机进气温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻。当进气温度出现故障时，发动机ECU能检测到故障信息，并能使发动机进入故障应急状态运行。此时发动机可能会出现热车难起动，排放超标等故障。
2.进气温度传感器的检测。
2.1传感器线路情况。
（1）G72-1与J220-54间线路为传感器5V电源线，测得导通。
（2）G72-2与J220-67间线路为传感器搭铁线，测得导通。
2.2进气温度传感器的信号电压检测。
（1）关闭点火开关，万用表置于电压档，将正表笔插入传感器的2心连接器的1号端子内，负极表笔插入2号端子。
（2）起动发动机观察万用表的电压读数，电压为4.8v，随着进气温度升高，电压逐渐减小。
2.3进气温度传感器电阻的检测。
检测方法：拔下检测进气温度传感器线束的插头，拆下传感器；用热水加热进气温度传感器测得不同温度下的电阻值
温度0°C 电阻值5300Ω
温度20°C 电阻值2560Ω
温度60°C 电阻值620Ω
2.4进气温度传感器的数据流检测。
用X-431解码器读取数据流，按照上述读取水温的检测步骤进行。最后输入的通道号一样，读取温度传感器的在线数据流要输入03的通道号。
怠速的时候测得温度传感器输入的信号给电脑，计算出对应的进气温度，随着发动机从冷车到热车的状态，由于曲轴箱强制通风、冷却液的温度对进的空气预热，温度也在升高，测得暖车怠速时进气温度为39℃，拔下空气温度传感器，数据流马上变为19℃，并且不发生变化。
2.进气温度传感器的检测试验结果分析。
温度传感器论文篇4
光纤光栅是二十世纪九十年代以来国际上新兴的一种基础性光纤器件。温度和应变传感是光纤光栅传感器最主要和直接的应用,但一直存在着温度、应变交叉敏感的问题。本文设计了一种新颖的轮辐式光纤光栅压力传感器,有效地消除了温度对压力测量的影响,进而可以实现压力和温度的同时测量.
关键词：光纤光栅， 轮辐， 压力， 温度， 传感器
中图分类号：TP212.1 文献标识码：A 文章编号：
1.压力传感实验
将一根光纤光栅粘贴在轮辐式压力盒的一片轮辐上，光栅布拉格波长为1539.60nm。将制成的压力传感器置于自制的千斤顶上，用千斤顶施加压力，用测力环测量压力，同时应用光谱分析仪（Q8383型）测量波长的变化。
在0～30KN的压力范围内，经数据拟合，这种封装的压力传感器的压力响应曲线具有良好的线性度（R2=0.9998），压力灵敏系数为-0.02843nm/KN（相当于1.847×10-5KN-1）。
我们选用的光纤光栅的中心波长是λB=1539.60nm，半峰宽0.26nm，反射率90％。根据式计算，光纤光栅压力灵敏度的理论计算值为-0.02979nm/KN，比实际测量值大。这是因为第一，受粘贴工艺条件的限制，光栅与轮辐中性面的夹角小于，这时，光栅部分的应变值小于理论计算值，这就导致了压力灵敏度下降；第二，粘贴用的胶是手工涂覆的，与轮辐结合得不够紧密，不是刚性粘贴，这样，轮辐的形变不能有效的带动光栅，也会造成压力灵敏度的下降；第三，我们采用的实验装置的施力、测力方向没有严格与压力盒的中轴线保持在一条直线上，这样在施力的过程中，在垂直于压力盒中轴线的方向上有力的分量，压力盒上受到的沿中轴线的、对光栅应变起作用的力就减小，光栅上产生的应变就会减小，波长漂移随之减小，也会导致压力灵敏度的下降。上述第三点如能很好的解决，压力响应曲线的斜率和线性度还可以有效的提高。
实验表明，增大光栅的粘贴角度（使之尽量接近角粘贴），采用与光纤、金属结合更为紧密的胶，改进粘贴工艺，设计更为合理的施力、测力装置，可使实验结果和理论计算更为相符。
2温度应变交叉敏感问题的克服
我们采用双光栅的方法对温度进行补偿。我们在另一个压力传感器传感光栅（布拉格波长为1563.20nm）所在轮辐的背面粘贴了另外一根光栅，布拉格波长为1559.70nm，不妨把这两根光栅分别标记为1号、2号光栅。根据前面关于轮辐式压力盒结构的分析，2号光栅的粘贴也是沿角方向，但与1号光栅垂直，并把两个光栅串联起来.
由于1号、2号光栅是相互垂直的粘贴在同一轮辐的正反面上，当传感器受压时，1号光栅被压缩，波长向短波方向飘，2号光栅被拉伸，波长向长波方向飘。这样就保证了在压力实验过程中，两个峰不会出现重叠现象。
测试光纤光栅的压力响应时，将上述压力传感器置于自制的千斤顶上，用千斤顶施加压力，用测力环测量压力。在0－30KN的范围内，得到两个光栅反射峰的响应曲线,1号光栅的压力系数为-0.0394nm/KN，2号光栅的压力系数为0.0374nm/KN。
测试光纤光栅的温度响应时，将上述压力传感器置于温控箱中。在30℃－100℃的范围内，测得两个光栅的温度响应曲线，1号光栅的温度系数为0.0199nm/℃，2号光栅的温度系数为0.0235nm/℃。
轮辐基底的带动作用将会对光栅的温度响应增敏。如果改进封装工艺、使用具有相同热光系数的光栅，将会与传感器的设计思想趋于一致（虽然两个光栅的Bragg波长不同，但由于相差不大，所以它们的温度系数和压力系数也相差不大。这种方法从压力传感中巧妙的剔除了温度的影响，使测量更简便，而且压力灵敏度提高了一倍。
这种经过温度补偿改进后的轮辐式光纤光栅压力传感器的一个主要特点是测量范围大。本实验中选用的轮辐式压力盒的工作范围是0－30KN，在此范围内传感光栅的波长漂移量不到1nm，可见，该种传感器的测量范围主要由压力盒的工作范围决定。另外，这种压力传感器每个有两条引纤，可以把多个传感器串联起来实现分布式多点测量。
3实验数据及分析
实验中,将自由状态下中心反射波长为1558.72nm和1562.44nm的2根FBG分别粘贴于同一轮辐的两侧,且与轮辐的轴线成正负45°角的位置,即2根FBG的夹角约为90°。由材料力学知,当受到外应力作用时,2根FBG将分别受到拉伸和压缩应力的作用。因此,2根FBG中心波长漂移的方向是相反的,即一根向长波方向漂移,另一根则向短波方向移动。由表征轮辐式压力传感器基本特征的关系式可知,在忽略其它物理量变化的情况下,每根FBG随应力的变化都是线性的,因此2根FBG的波长间隔随着应力的增加也呈线性变化。
实验所用的FBG是利用位相掩模法制作的,3dB带宽均低于0.3nm,反射率大约为90%,光栅的长度约为15nm。宽带光源发出的光经3dB耦合器入射到FBG压力传感器中,由FBG1和FBG2反射的光经3dB耦合器进入HP86120C型多波长计。给压力传感器施加的压力,采用千斤顶实施,压力的大小由压力计测量。表1为在0～30kN的压力范围内测得的轮辐式FBG压力传感器其压力与波长的实验实测值。
波长间隔随压力变化曲线的线性度达到99.98%,故该传感器可以很好地对压力进行线性测量。在0～30kN的变化范围内,2根FBG的峰值波长漂移量分别为1.12nm和1.04nm,波长间隔漂移总共2.16nm,HP86120C型多波长的分辨率为1pm,因此用波长间隔方法测量的灵敏度约为13.89N,而对单栅轮辐式压力传感器的最好测量结果是22.06N,灵敏度提高了近1倍。另外,由于FBG本身的波分复用特性,可以很方便地构成压力传感网络对多点、多种物理量进行测量。这是其他轮辐式传感器所不能实现的。实验所用2根FBG是由相同的光敏光纤写制,其热涨及热光系数相同,故由环境温度引起的波长间隔的变化微小,可以忽略不计,从而有效地克服了由于环境温度引起的FBG温度和应力交叉敏感误差。利用双FBG式结构,不仅有效排除了环境温度的干扰,且在一定程度上把因为粘贴等人为因素造成的影响降低到最低。因此,具有更好的稳定性和抗干扰能力。除了有相近的热涨及热光系数之外,更高性能的双栅轮辐式传感器还要求双FBG的波长差不能太小,带宽要足够窄,反射率高(方便解调);粘贴角度在与轮辐的轴线成正负45°角的位置(由材料力学可知,在与轮辐轴线成45°位置受到的剪切应力最大)。
4结论
研制了一种双FBG的轮辐式压力传感器,在0～30kN的范围内,其测量线性度达到99.98%,灵敏度达到13.89nm/kg,且响应速度快,测量范围大。采用双栅结构,与单栅相比,具有更高的稳定性和灵敏度,更好的抗干扰能力。与其它类型的传感器相比,由于FBG的波长分复用特性,可以很方便地构成压力传感网络对多点、多种物理量进行测量。因此,该种压力传感器在实际工程应用将具有重要的应用前景和实用价值。
参考文献：
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[3] 纪炳炎，屈革等.工程力学[M]. 北京：高等教育出版社，1997:172-173
温度传感器论文篇5
现行高中化学教材中有关“中和热的测定”实验是中学化学教材中为数不多的定量实验,该实验能很好地培养学生的实验基本操作能力和实验数据分析处理能力。实验在操作过程中主要借助中和热实验测定装置利用温度计来测量反应前后的温度,运用相应公式计算反应放出的热量。但在传统实验的过程中,需要不断地读取温度计显示的温度,实验时间相对较长,同时对于装置的要求较高,从实验测定的数据计算出的中和热数值与理论值相差较大。在该实验的研究过程中发现借助手持技术可以很好地解决上述问题。本文就手持技术在该实验中的具体实施作如下介绍,供读者参考。
二、实验研究
1.仪器及药品
(1)仪器:温度传感器、朗威DISLab 6.0数据采集器及配套计算机软件、计算机、量热器(保温杯)、磁力搅拌器、漏斗、量筒(50 mL)、小烧杯(80 mL)。
2.实验过程
(1)根据图1连接好实验装置,连接计算机、数据采集器及温度传感器,打开计算机,进入V7.0实验软件系统。点击“通用软件”,系统自动识别所接入的传感器,并显示温度值。
(2)用量筒量取50 mL的HCl溶液,倒入一只小烧杯中,然后将温度传感器放入HCl溶液中,开始采集数据,待温度读数稳定后,停止采集,保存数据,记录温度为。
(3)将温度传感器从HCl溶液中取出,用蒸馏水清洗干净,并用滤纸吸干。
(4)用另一只量筒量取50 mL的NaOH溶液,倒入小烧杯中,将温度传感器放入NaOH溶液中,开始采集数据,待温度读数稳定后,停止采集,保存数据,记录温度为。
(5)计算两种溶液的平均温度记为,重复步骤(3)。
(6)先将小烧杯中的HCl溶液倒入保温杯中,盖上杯盖,插上温度传感器,开始数据采集;再将NaOH溶液迅速倒入,打开磁力搅拌器,同时观察数据采集器上的数据及曲线的变化趋势。待温度读数稳定不再升高时,停止数据采集,读取最高温度记为。
(7)按照上述步骤再重复进行两次实验,将相应数据填入附表中,然后利用计算机中相关软件绘制的图像进行数据处理,并利用如下公式进行相关计算。
相关计算公式:
(8)将稀硫酸、稀醋酸及浓硫酸分别与稀NaOH溶液进行上述实验,计算中和热。
3.数据记录与分析
(1)稀HCl溶液与稀NaOH溶液的反应。
实验图像如图2所示。
温度数据:
中和热计算:
(2)稀发溶液与稀NaOH溶液的反应。
实验图像如下页图3所示。
温度数据:
中和热计算:
数据分析:
①浓硫酸与NaOH反应。
a.温度数据:
b.中和热计算:
②稀硫酸与NaOH反应。
a.温度数据:
b.中和热计算:
4.结果与讨论
通过上述的实验及数据分析,可以得出下列结论:
(1)稀HCl和稀与稀NaOH溶液反应的过程非常相似,反应放出的热量近似相等,并与中和热的理论值(-57.3kJ/mol)非常接近,很好地利用手持技术解决了常规实验造成误差过大这一难题。(2)稀溶液与稀NaOH溶液反应的中和热数值为-51.8kJ/mol,其反应放出的热量比中和热的理论值稍小,符合理论推断(醋酸在与稀NaOH溶液反应过程中因为不断电离,该过程中需要吸热,导致最终放出的热量小于中和热的理论值)。(3)浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热数值为-122.1kJ/mol,其反应放出的热量比中和热的理论值大,符合理论推断(浓硫酸在与稀NaOH溶液反应过程中因为与水发生水合作用,放热明显,导致最终放出的热量大于中和热的理论值)。(4)本实验所用试剂浓度和实验装置要求较高,浓度不同和加入试剂顺序不同,实验结果会有一定的偏差。
温度传感器论文篇6
关键词：被动红外探测；热释电传感器；静态人体探测
中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
为解决高校教室人员离开后的长明灯问题，某些公司推出了人体感应控制器，并宣称采用的是静态人体探测技术。但实际运行中，却暴露出如下问题：一是和常规动态人体探测技术一样，人体处于较长时间不动时，依然会出现误关灯；另一个是人员离开后，到达设定的延时时间根本无法关灯。为深入探究其原因，笔者通过对静态人体探测原理、产品结构及内部电路的分析，得到了许多有益的结果，希望对选型提供依据，并为新型设计提供参考。
1 斩光型静态人体探测器
最早出现的静态人体探测是借鉴热释电红外温度计的原理而设计的，基本组成如图1所示。
图1红外温度计组成
热释电显影产生的表面电荷出现后，很快就会被空气中的各种离子所结合。因此，若用热释电效应制成的传感器来测量固定的温度，必须在传感器前加机械式的周期遮光装置，以使电荷周期出现。图1中在热释电传感器前加一个调制盘（斩光器），由频率约1Hz的慢速电机带动旋转，对入射的红外辐射进行斩光，将恒定或缓慢的红外辐射变换成交变的辐射，再由热释电传感器将红外辐射变换为电信号输出。根据斯忒藩一波耳兹曼定律，当调制盘装置温度为，被测温体的温度为 时，红外线传感器的输出电压为
（1）
由此式可知，要获得正比于待测物体的绝对温度的电压，应将的信号加到上式中进行补偿。由温敏二极管测量温度补偿电路提供，温度补偿曲线可近似地看成是四次方曲线，这个过程将在加法器A3中完成。由于人体有着基本恒定的体温，与周围物体差别较大，如果能正确地测量出探测区域内的温度，似乎可以判断是否有人体存在了。但借鉴该技术的静态人体探测器却并不能正确判断人体存在，这又是为什么呢？原因是在红外温度计中，要求被测物体占据整个光学系统的视场，不能再有其它的物体存在，否则测量的就是它们的平均温度从而造成误差。而在人体探测中，光学系统的视场很大，如球面透镜，探测范围为半径约2～3m的圆，在如此大的范围内，人体只占据一个很小的部分，绝大多数是周围的物体，它们的温度与人体基本相近，辐射的红外波长与人体也是相同的，测量出来的波形幅度是整个视场范围内所有物体辐射的总和（包括人体）与扇叶之间温差。
输出电压公式为：
（2）
式中，为常数，为人体皮肤的发射率，为人体温度，为室内物体的总发射率，为室内的平均温度，为调制盘发射率，为调制盘温度。即使调制盘的发射率和温度已知，人体和室内物体的发射率固定，输出电压也是一个二元方程，又没有其它辅助条件，因此，该方程是无解的。即波形幅度与是否有人体存在之间不存在一一对应的关系，幅度大很可能是室内其它物体造成的，幅度小也可能是有人存在。因此也就无法设定一个门限来判断是否有人体存在了。
该类静态人体探测器是早期采用的技术，现在已经基本不采用了。
2 相对运动型静态人体探测器
从热释电人体探测的原理我们知道，它对人体的检测是基于人体在菲涅尔透镜前的运动来实现的，如果人体静止不动而让探测器转动，不也可以模拟人体和探测器之间的相对运动吗？这就是相对运动型静态人体探测的最主要思想。
探测器转动主要有菲涅尔透镜旋转、热释电传感器旋转和整个探测器旋转三种形式，都可以实现探测器与被测人员之间的相对运动，在原理上是一致的。这种探测器工作方式与斩光型探测器基本相同，在动态人体探测延时结束前启动慢速电机，带动上述三种部件开始旋转，传感器输出的信号和动态人体检测信号处理过程相同，即通过慢速电机的转动，将静止的人体模拟出运动信号。那我们来分析一下这种方式是否能够实现人体的静态检测。
首先，这种检测方式的前提是室内温度是均匀分布的，而实际上室内温度却往往分布不均，它会通过对流、传导和辐射等热能传播方式而变化。虽这种变化过程十分缓慢，但如果人体探测器转动起来，这些温度分布的不均匀也同样会造成传感器输入的温度变化而产生相应的信号输出。
其次，即使室内温度分布均匀，室内不可能没有其它物品的存在，如门窗、桌椅等，这些物体材质不同，比辐射率也是不同的。因辐射功率P不止与温度T有关，还与比辐射率ε有关。室内物品在静止的传感器上形成一个稳定的深浅和比辐射率成正比的“潜像”，不会引起传感器的温度变化，也就没有信号输出。在探测器旋转时，这些“潜像”会随着旋转，依次出现在传感器上，深浅不同代表不同的温度值，同样会引起传感器的温度变化而产生相应的信号输出。
这些由于室内温度分布不均匀和物品比辐射率不同，在探测器转动时造成的信号输出，成为背景噪声。它在同一个房间不同时刻是不一样的。就是说背景噪声会随着时间而随机变化。另外，不同房间的背景噪声差别是很大的，即背景噪声与房间的门窗及物品摆放是密切相关的。
当有人体存在时，人体信号是叠加在这些背景噪声上的，图2是某房间无人的背景噪声与有人存在时的信号波形图。
ab
图2同一房间无人与有人波形图
从图中可以看出，两者波形之间的差别很小，背景噪声比人员形成有效信号大得多。无论对信号进行时域分析还是频域分析，都难以将两者有效地区分出来。另外，由于背景噪声比人体信号幅度大的多，而且随时间变化，我们就无法设定一个可靠的门限来判别信号是背景噪声还是人体信号，采用幅度判别法是无论如何不可能正确地识别出人体信号的。
相对运动型的静态人体探测器是目前新出现的一种，被某些厂家过度宣传，在特定环境的演示中，通过事先的门限调整，虽可以短暂地实现静态人体探测功能，但实际运行时就会完全失灵，不是退化成简单地动态人体探测器，就是误将周围环境判别为有人体存在而出现一直不关闭的情况。同时，由于增加了机械动作，还提高了设备的故障率。
3 结论
以上对两类静态人体探测器的原理进行了较为详细的分析。可以看出，这两类探测器并不能正确地检测静态人体，只是某些商家的夸大宣传，这已在不少实际用户处得到了验证。最后，从相对运动型人体探测的波形中，可以看出无人和有人两种波形还是有细微差别的，如果利用先进的数字信号处理技术（DSP）还是有可能实现静态人体识别功能的。望有实力的厂家努力解决这个难题，为市场提供高性能的产品，切实推进高校节能工作的顺利进行。
参考资料
（1）、《安全防范技术与电视监控系统》 殷德军秦兆海电子工业出版社
（2）、《传感器电子学》 张福学国防工业出版社
（3）、《光电子器件》南开大学王君容薛召南等 国防工业出版社
（4）、《用热释电传感器(PIR)制作快速体温计》 刘爱华 山东师范大学学报(自然科学版)2OO4年6月第l9卷第2期
（5）、《高级红外光电工程导论》中科院上海技术物理研究所教育中心
第一作者简介
温度传感器论文篇7
【关键词】无线温度测量系统温度计量环境监测应用
在当前的自动化行业中，无线温度传感器的应用极为广泛。设备具备了多个种类，在环境监测、温度计量等方面，传统有线温度测温仪目前已经无法满足上述的使用需求。本论文粗略的阐述了无线射频温度测量系统的相关信息，如组成、特殊环境下如何应用，并总结了其优缺点，最后对其未来的发展进行展望。对比传统的有线通信而言，如下的优势是无线通信技术所具备的：首先，以电磁波作为传输介质，光纤以及电缆不需要被架设起来，使得传统运输中固定的周期长、高成本等问题得以避免；其次，是有线通信构成的单片机多机通信系统，总线上挂接的收发器的数量受接地址编码，收发器的数量不受限制；第三，成本、功耗都比较低、体积小、电路简单等优势。同时在无线通信系统中，其还采用了多字节的方式。在无线遥控系统、工业数据采集系统等方面，极为适用[1]。伴随着物联网、电子信息技术的快速发展，出现了许多无线温度测量系统，它们具备了许多完善的功能，同时使用上也极为便捷。同时在PC机上，它们还能够进行保存、显示、统计等操作，甚至还可以实现远程控制以及警报功能。布线成本由此得以减少，同时有限传感器存在的一些问题也得以解决。
一、无线射频温度测量系统的组成[2.]
结合功能来对无线射频温度测量系统进行划分，主要可以划分为如下两大部分：首先是无线测控终端，具体包括了如下模块：温度采集、处理以及发送模块，另外部分设备为具备程序运行功能的，如数据的接受、处理模块、PC机以及串口通讯模块等。两大部分的联系主要结合无线数据通讯来实现，可以实现数据的实时存储、接收，还可以实现综合分析、计算。以射频技术为基础的此套系统，具备了如下的工作过程：无线数据采集方面，对环境温度的采集，交由数字温度传感器来实现，并向数据处理部分直接传送；数据处理，数字信号被接收之后，会向对应值转换。随后结合特定的协议格式，来打包数据，向无线收发模块发送缓冲区写入，在天线的帮助下，经由无线收发模块来传输数据，无线主机方面，接收数据仍然由无线收发模块来实现，数据由处理模块处理，再结合串口，向PC机传输；此外，无线收发模块中的数据，数据处理模块还将对数据进行处理，结合相应的协议格式，来解析数据，结合获取到的指令值开展相应的处理，进而实现控制采集端的目标。
这一系统具备的功能如下：
（1）以移动设备为基础，可以实现现场的检测、分析；
（2）对检测信号的传输为无线形式，检测终端可以同时、多个连接；
（3）移动设备、探头等之间的连接形式为无线，检测人员可以不必身处现场，尽量避免因为自身的呼吸、活动，而影响测试Y果，另外对于这部分人员的人身安全也可以得到保证。
二、无线射频温度测量系统的特殊应用
国内中国安防提供了SmartNodeWTS01无线温度传感器，测温范围：-50～+150℃，主要应用于环境监测、温度采集以及食品、医药行业温度监测等；上海搜博实业有限公司SLWT1-1系列ZIGBEE无线温度传感器，测温范围：-25～+125℃，实现低成本温度状态在线监测方案的实用型无线组网传感器模块，可广泛应用于实时温度数据采集监测的各种场合。
本文具体进行如下归纳，不论是在房间、医院，或是在实验室、仓库，亦或是运输进程中，无线测温仪都可用来对温湿度进行监控。接下来将具体讨论，起在日常监测中，还能够解决哪些有线传感器解决不了的问题，比如说下列较为特殊的环境试验设备。
（1）高压密封。比如说压力蒸汽灭菌器，如果检测工具为有线传感器，一旦温度上升，会出现极为严重的漏气问题，导致压力无法达到目标，在面对灭菌设备时，也无法实现法兰密封。
（2）真空设备。比如说热压真空罐等，因为使用这部分设备时，都必须要对真空进行抽取，而使用有线传感器时，无法达到真空度要求。
（3）低温设备、大空间。比如说大养护池等。如果使用的传感器是有线的，会导致较长的布线，这和普通温度记录采集仪的使用环境温度范围不符，如果长期处于异常环境中，会导致仪器不工作，另外仪器供电难等问题也时有发生。
（4）环境恶劣，如噪声、粉尘污染较为严重时，普通设备、人员无法长期停留，要想解决这一问题，就必须要运用无线温度测量仪。
（5）自动化设备，如带式输送机，不论是经济效益，还是生产效率，都必须要以持续的运行为基础，检测过程中开展有线传感器的布线工作并不现实。设备具有较好的密封性，且不存在测试孔，将对有线传感器产生影响，所以无线传感器开展测量将是最佳选择。
三、无线射频温度测量系统的优势与不足
在进行日常温度校准时，布线是一项极为繁重的工作，如果布线时间较长，将会对稳定的环境产生影响，要想检测温度湿度等，在必须要在环境再次稳定后进行，工作效率受到影响，并且检测进程中，传感器受到破坏的纪律较高。上述诸多问题，如果能够采用无线温度测量仪，必将得以解决。在其他方面，这一设备也存在较为显著的优势：如存储记录、传感器的一体化；距离不会对传输产生影响；电源方面因为使用了内置电池，所以不会存在限制；仪器设备如果可以由有线温度测量仪去测量，那么必然也可以应用无线温度测量仪；和上位机通讯时，具备了如下功能，能够自动对数据进行采集、处理、判定结果等。
但仍然有一些问题存在：就当前的技术水平来说，其温度记录的范围并不广。要想具备较高的准确定、同时还要具备稳定的性能，就需要对一些价格昂贵的进口测量系统进行购买。内置电池虽然减少了电源方面的限制，但是生命有限，需要经常更换。红外辐射等设备不可应用该测量设备，如果设备为微波加热，同样也不可应用，因为不易散热的金属外壳，会导致爆炸问题的出现。
四、结语
目前，无线温度测量仪还存在一些不足，比较常见的温度记录范围在-40℃～+135℃，高温段的技术问题难以解决，需要进一步的研究探索，以便推广使用。
参考文献
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温度传感器论文篇8
关键词：火灾探测；温度报警；热敏电阻
中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 10-0019-01
一、引言
火灾报警系统是智能建筑的重要组成部分，它承担探测火灾隐患和实现安全防范的重任。火灾探测器是火灾自动报警控制系统中的主要检测元件，它根据探测对象的不同可分为气体、感烟火和感温火灾探测器等。
经过足够的火灾初期和阴燃阶段后，一般可燃物将由于点燃而致累积足够的热量，接着发展成火焰燃烧、扩散，火势蔓延，环境温度不断升高，燃烧不断扩大，形成火灾。在此阶段，一般可燃物点燃后产生的烟雾相对减少不利于判断和测量，但是火灾发生过程中所产生的热量会造成环境温度有较大变化。因此，如果能有效检测环境温度明显变化这一特征参数，我们就能有效及时地控制火灾，减少人员和财物损失[1]。本文首先讨论了利用热敏电阻感温进行单限火灾报警的电路设计，在此基础上，为克服单限温度报警的误报问题，提出了双限火灾报警电路的设计，取得了良好的效果。
二、热敏电阻
热敏电阻由半导体材料构成，通常由镁、铜、铁、镍、锰等金属的氧化物或其他化合物等组成。根据产品性能的不同，热敏电阻由不同的配比烧结而成，其电阻率随温度变化而变化。在实际应用中，通常以负温度系数（NTC）型热敏电阻来进行温度测量。该探测器电路受开关三极管控制，该开关三极管的基极电压由两分压电阻--电位器R3和热敏电阻R5提供。其中，固定电阻R1，R1和电位器R2能够起到保护电路的作用，而将直流电流源的正极上接在R5和R1中间，三极管集电极连接发光二极管（LED），其发射集接在直流电流源的负极。
三、单限感温探测器
为能使开关三极管正常地工作在饱和区和截止区，系统需要热敏电阻在常温下的阻值远大于R1的阻值；而在温度提升时，热敏电阻的阻值应该降低，这就意味着电阻R5的阻值要小于R1的阻值。
单限感温探测器[1，2，3]基本能实现过温报警，但在一些特殊场合，如火灾等导致的氨气泄露情况，此时氨气将吸收大量的热造成环境温度极低，从而导致火灾探测器不能即使报警，因此双限感温探测器将是一种更为合适的感温火灾探测装置。
四、双限感温探测器
双限温度报警电路如图2所示[3]，它采用一块施密特集成电路，具有体积小、成本低、反应灵敏等特点，而且声光显示功耗低。该电路主要由两部分组成，其中上限报警功能由A、B及C1和R4组成，下限报警功能则而由C、D及R5、C2构成。
上限和下限两个报警点由电位器RP1和RP2分别设置，从而使A和C输入端都为高电平，若其输出都为低电平则振荡器停振。若环境温度过低，热敏电阻R2阻值由于具有负温度系统这一特性，其值将增大，从而使C有高电平输出，D起振，压电片YD将低音调蜂鸣声发出。发光二极管LED将亮灯显示温度过低，实现低温报警；若环境温度过高，热敏电阻R1阻值将变小，从而使A输出高电平，B起振，压电陶瓷片YD会有高音调的蜂鸣声发出，发光二极管LED1将同时点亮，显示温度过高，实现高温报警。
CMOS电路的静态功耗非常小，其工作电流通常在微安级，因此电路静态时的电能消耗主要在电位器RP1、RP2和热敏电阻R1上。若实际电路中采用的专用测温电阻阻值在百kΩ以上，同时将RP1、RP2的阻值按图中比例作相应地放大，则将有效地减少静态时的电源消耗，从而延长供电电池的使用寿命，节约能源。
五、结论
感温探测器是利用热敏元件随环境温度升高而阻值降低这一特性来探测火灾的。在火灾初始阶段，物质在燃烧过程中通常会释放出大量的热量，从而导致周围环境温度迅速增加，这时传统的单限感温探测器就能满足要求发出报警。但在一些特殊情况下（如氨气泄露等），由于火灾导致的泄露氨气会吸收周围环境大量的热量，从而导致环境温度降低，这时单限感温探测器就不能完成其应用的任务。因此本文在讨论单限感温探测器的基础上，提出了改进的双限感温探测器用于火灾探测，提高了火灾预报绿，取得了良好的效果。
参考文献：
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