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温度传感器

温度传感器分辨率:关于温度传感器的分辨率、灵敏度及精度的解析

发布日期:2022-10-09 点击率:704


温度传感器分辨率:关于温度传感器的分辨率、灵敏度及精度的解析  第1张

温度传感器分辨率:关于温度传感器的分辨率、灵敏度及精度的解析

平时,我们在很多时候都会提及温度传感器等的分辨率、灵敏度以及精度这三个参数。但很多人并不十分清楚这三个参数的区别,导致在使用时会易出现大大小小的问题。下面,就传感器的灵敏度、精度和分辨率三者的区别为大家简单介绍一下。
分辨率:
概念:是指传感器可感受到的被测量的较小变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时,其输出才会发生变化。分辨率通常理解为A/D转换精度或能感知的较小变化而精度通常指:A/D、传感电路其它因素等综合因素,误差除以显示所得的百分比。数字式仪表通常决定于A/D转换器的位数精度是传感器重复测量同一标准值的最大百分误差,是校准后衡量准确程度的指标分辨率要优于精度几倍。
灵敏度:
概念:是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值,即输出、输入量的量纲之比。例如,某位移传感器,在位移变化1mm时,输出电压变化为200mV,则其灵敏度应表示为200mV/mm。传感器灵敏度是输出——输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度S是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。当传感器的输出、输入量的量纲相同时,灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度,可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高,测量范围愈窄,稳定性也往往愈差。
精度:
概念:是指在真值附近正负三倍标准差的值与量程之比,是指测量值与真值的较大差异;分辨率——是值引起示值改变的较小测量值;应与灵敏系数分开(灵敏系数——指输出与输入之比) 一般的国产温度传感器的精度分A、B两个级别,国标规定如下:根据传感器的输出值与所测量的温度的真值的差来划分,A级:不大于±(0.15℃+0.002*传感器量程);B级:不大于±(0.30℃+0.005*传感器量程)。所以,如果要求测量精度较高,应该选用量程较小的传感器。分辨率,“通常决定于A/D转换器的位数”,或看其输出值的最后一位。
通常,传感器在满量程范围内各点的分辨率并不相同。因此。常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的较大变化值作为衡量分辨率的指标。上述指标若用满量程的百分比表示,则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相关性。
接下来为大家介绍两款工采网国外进口的温度传感器,首先是从德国HLP公司生产的红外温度传感器 - TS318-1B0814,这是一款主要用在非接触式测量,功能是将物体发出的热辐射转化为电压输出。应用领域包括电器、医疗、自动设备、消费类产品、工业应用等。
选择红外温度传感器的两点要素:
性能指标:首先就是量程也就是测温范围,选择红外温度传感器时一定要注意到它的量程,只有选择了适合的量程才能更好的测量。用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全,既不要过窄,也不要过宽。其次是要注意传感器的尺寸,不能选择过大也不能太小,必须选择适合自己的尺寸才能更好的方便测量,量程和尺寸是选择传感器都要注意的,但是选择红外温度传感器还要确定光学分辨率、确定波长范围、确定响应时间、信号处理功能等。
工作条件:红外温度传感器所处的环境条件对测量结果有很大影响,应加以考虑、并适当解决,否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下,可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪,实现准确测温。
从法国Humirel公司进口的气体温度探头 - 405系列,热电偶由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端(参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。温度探头一般是热电偶或者热电阻,热电偶温度变化有电压变化,热电阻温度变化有电阻变化,说明是好的。应用范围:温度计的配件,探头。405系列气体温度探头适用于医疗行业,恒温箱温度,实验舱温度,实验室温度,烤炉温度,冰箱温度等领域。

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温度传感器分辨率:有分辨率或者精度达到0.01°C的温度传感器吗?

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TSYS02D DIGILENT PMOD

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CAT-DCS0016

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MSBA06-50

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Ultra-small gel filled pressure& temperature sensor,with stainless steel gap.

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G-NICO-019

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温度传感器分辨率:关于温度传感器的分辨率、灵敏度及精度的解析  第2张

温度传感器分辨率:温度传感器分辨率、灵敏度和的概念是什么?

平时,我们在很多时候都会提及温度传感器等的分辨率、灵敏度以及精度这三个参数。但很多人并不十分清楚这三个参数的区别,导致在使用时会易出现大大小小的问题。下面,就传感器的灵敏度、精度和分辨率三者的区别为大家简单介绍一下。  分辨率  概念:是指传感器可感受到的被测量的变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时,其输出才会发生变化。分辨率通常理解为A/D转换精度或能感知的变化而精度通常指:A/D、传感电路其它因素等综合因素,误差除以显示所得的百分比。数字式仪表通
温度传感器分辨率:关于温度传感器的分辨率、灵敏度及精度的解析  第3张

温度传感器分辨率:温度传感器的五大参数

有关温度传感器的知识,介绍了温度传感器的五大参数,即精度、分辨率、功耗、接口和封装这五大参数,帮助大家全面了解温度传感器,一起来学习下。
温度传感器的参数
1、精度
数字温度传感器精度表示传感器读数和系统实际温度之间的误差。
在产品说明书中,精度指标 和温度范围相对应。通常针对不同温度范围,有数个最高精度指标。对于-25~ 100℃温度范围来说,±2℃精度是很常见的。AnalogDevice公司的ADT75、Maxim公司的DS75、
2、分辨率
数字温度传感器分辨率是描述传感器可检测温度变化细微程度的指标。集成于封装芯片的温度传感器本身就是一种模拟传感器。因此所有数字温度传感器均有一个模数转换器(ADC)
ADC分辨率将决定器件的总体分辨率,分辨率越高,可检测到的温度变化就越细微。在产品说明书中,分辨率是采用位数和摄氏温度值来表示的。当采用位数来考虑分辨率时,必须多加注意,因为该值可能包括符号位,也可能不包括符号位。此外,该器件的内部电路
可能以不同于传感器总体温度范围的值,来确定内部ADC的满量程范围。以摄氏度来表示的分辨率是一种更直接分辨率值,采用该数值可进行设计分析。现有器 件的分辨率从1℃到0.℃不等。NATIONal公司的LM75通常是一种9位温度传感器。关于前一点,LM75的全工作范围是-55~ 125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。实际上,该分辨率被规定为0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件,其分辨率为0.0625℃。即 使环境温度发生微小变化其也会提醒微控制器采取相应的措施。
3、功耗
大 多数系统设计人员都非常关心系统的总功耗,电池供电系统尤为如此。对于这些应用领域使用的数字温度传感器来说,规定功耗必须在整个系统功率预算以下。现在 市场上的许多数字温度传感器处于工作状态时,仅消耗微安电流。市场上还有一些具有断电引脚或断电寄存器功能的其他器件。
它们在断电状态下的耗电可能远不到 1mA。因为系统监控活动通常是非连续的,因此设计人员可充分利用“单触发”模式的优势(该模式也是一些数字温度传感器的功能之一)。在“单触发”模式 中,该器件的上电时间刚好完成测量,接着随即恢复断电模式。利用这种功能,时间平均耗电量可降至最低。
National公司的 LM70数字温度传感器就是一款采用断电寄存器的中等低功耗器件。运行状态下的最大静态电流指标是490μA,但当该器件进入关机模式时,电流消耗通常降 至12μA。TI的TMP102采用了“单触发”模式,因此设计人员可轻松地使该器件处于断电状态,其电流消耗通常低于1μA。即使处于工作状态时,该器 件也仅消耗10μA静态电流。
考虑系统功耗时,另一个因素是数字温度传感器的电源电压要求。大多数温度传感器的性能指标要求的供 电电压范围为2.7~5.5V。有几款器件(如MAXIM公司的DS75LX)则专门适于低电压应用,其规范要求的电压范围是1.7V~3.7V。 TMP102的性能要求电压可低至1.4V。
4、接口
大多数数字温度传 感器都具有下列两种接口中的一种:I2C或SPI。I2C接口是一种两线总线,可用于与.件进行通信的多种系统。它通常以400kb/s的速度运行,但如 果采用有源终端电路,则可以3.4Mb/s的速度运行。该总线要求单线具有上拉加很小。利用温度传感器器件上的引脚可将多个传感器装在同一条总线上。一些 器件可在出厂时拥有不同的地址,便于通过一台I2C主控制器来控制数个相同的器件。当需要在系统内
若干个点进行温度测量时,其作用就显现出来了。
SPI是一种三线或四线接口,具体情况视器件间需要单向通信还是双向通信而定。SPI不支持器件寻址,因此系统内的每个器件都必须拥有与之相连的专门数字线路。来自主系统的这条专线路被称作芯片选择、芯片使能或从属选择,它支持主系统与每个器件进行单独通信。
市场上现有的几款数字温度传感器采用单线接口。这种由Maxim公司最早推出的接口通常被称作“单线”接口。器件、温度传感器等使用局限性限制了这种接口的应用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“单线”接口的典型数字温度传感器。
5、封装
数字温度传感器厂商提供了多种封装选择,以方便系统设计人员可随时找到适于其系统空间限制的封装。现有封装类型从8引脚SOIC到芯片级封装 (CSP)。当尺寸限制不是系统设计的主要因素时,较大封装当然是合适的。CSP更适于空间有限的应用(如手机),但在生产方面可能存在困难。新上市的器 件为采用SOT563封装的器件系列(如TMP102)。它们在实际尺寸方面和CSP相似,甚至高度或Z尺寸方面也很相似。但因其是封装的有引线器件,因 此它们在生产环境中更稳健。
温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动 IC的温度等等。温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工业工艺都要依靠温度来实现,温度传感器便是应用系统与现实世界之间 的桥梁。
如今,温度传感器逐步进入数字化所谓数字化,可以把温度物理量和湿度物理量,通过温、湿度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表 等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。
人们在不同的地方检测温度,传感器数字化给人们带来更多的便捷。

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