怎樣選擇NTC熱敏電阻溫度傳感器-精量傳感

2020-12-13 精量
NTC溫度傳感器

首先確定傳感器的類別

確定傳感器的類別 ,必須根據測量環境與測量對象來選擇。

要進行一個具體的測量工作,首先要考慮採用何種原理的傳感器,這需要分析多

方面的因素之後才能確定。

因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的

傳感器更為合適,則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具

體問題:1.量程的大小;

2. 被測位置對傳感器體積的要求;

3. 測量方式為接觸式還是非接觸式;

4.信號的引出方法,有線或是非接觸測量;

5. 傳感器的來源,國產還是進口,價格能否承受,還是自行研製。

在考慮上述問題之後就能確定選用何種類型的傳感器,然後再考慮傳感器的具體

性能指標。

NTC 負溫度熱敏電阻專業術語選型-測量對象與環境

是要根據測量對象和測量環境的不同來選型.

不同的工作環境,溫溼度條件不同.不同的測量對象,也有不同的要求.(如水溫的

測量,人本體溫的測量等),

一、考慮溼度因素:因此,這就需要 NTC 溫度傳感器要有良好的絕緣性.在選型時,

在考慮工作環境溫度範圍時,同時要兼顧考慮到工作環境的溼度,有否接觸到水

或水蒸汽,有否接觸到人體,

二、考慮耐壓要求….

三、考慮材料附著力:不同的材料附著力,密封性及耐溫特性都是不一樣的.如:

NTC 溫度傳感器最常見的填充材料-----環氧樹脂,環氧樹脂具有良好的密封性

和附著力,,耐溫可以高達 150 度..但它與金屬殼的附著力相對塑料材質要弱.相

對於與線材的附著力而言,環氧樹脂與 PVC 線的結合緻密性最好,輻照線次之,鐵

氟龍線最差.因此,在選材時,並不是耐溫越高的材質越好,只要是滿足於工作溫

度範圍的材質,且與填充材料附著力好的材料才是最合適的.

還需要考慮其他具體因素...

選型-NTC 熱敏電阻的精度

NTC 熱敏電阻精度含義

傳感器的精度是指測量結果的可靠程度,它以給定的準確度表示重 復某個讀數

的能力,誤差愈小,則傳感器的精度愈高。 傳感器的精度由其量程範圍內的最

大基本誤差與滿量程之比的百分數表示。

在 NTC 熱敏電阻中,常用的兩個精度參數為溫度的允許偏差和 B 值的允許偏差。

±0.1%到±10%不等,一般指溫度的允許偏差。

1、普通產品精度要求一般為±0.2℃

2、集成溫度傳感器精度較高的可達±0.2℃。

3、用於體溫計的溫度傳感器一般精度可達±0.1℃

傳感器精度的選擇

精度是傳感器的一個重要的性能指標,它是關係到整個測量系統測量精度的一個

重要環節。傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足整

個測量系統的精度要求就可以,不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的

的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。

如果測量目的是定性分析的,選用重複精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值

精度高的;

如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的

傳感器。

對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設計製造傳感器。自製

傳感器的性能應滿足使用要求。

定 NTC 溫度傳感器精度的有三個因素:

一是熱敏電阻本身的誤差.熱敏電阻的阻值誤差,B 值誤差越小,測量精度越高.

二是傳感器的感溫頭與測溫對象的接觸方式.直接接觸的比間接接觸的測量精度

要高.

三、選定工作場合的中心工作溫度點。因 NTC 熱敏電阻的 R-T 曲線是非線性的.

它不可能保證在很寬的工作溫度範圍內的精度都是一樣的.因此,要想得到較高

的測量精度.選定工作場合的中心工作溫度點(一般中心工作溫度點精度最高,根

據 R-T 曲線的離散性,離中心工作溫點越遠的溫度點,精度誤差會逐漸加大).如:

用於測人體體溫的傳感器,一般會選擇 37 度左右作為中心工作溫度點

傳感器的靈敏度

傳感器靈敏度的含義

靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y 對輸入量變化△x 的比值。

它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關係,則

靈敏度 S 是一個常數。否則,它將隨輸入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化

1mm 時,輸出電壓變化為 200mV,則其靈敏度應表示為 200mV/mm。 當傳感器的

輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解為放大倍數。

如何確定傳感器的靈敏度?

通常,在傳感器的線性範圍內,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度

高時,與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大,有利於信號處理。

而不同的材料有不同的導熱係數..影響 NTC 溫度傳感器響應速度的有幾個因素:

一是熱敏電阻晶片的熱時間常數.熱時間常數小的,響應速度快.

二是感溫頭外殼材質的導熱係數, .導熱係數高的材料熱傳導性能優良.

三是感溫頭尺寸的大小,感溫頭尺寸小的,熱傳導時間會相應短,反應速度會快一

點.

四是感溫頭內部填充的導熱膠.感溫頭內填充了導熱係數高的導熱矽脂的會比沒

填充\填充了導熱係數低的導熱矽脂反應速度快.

但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會

被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,

儘量減少從外界引入的幹擾信號。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,

則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量,則要求傳感器的

交叉靈敏度越小越好。

傳感器的穩定性

穩定性含義

穩定性表示傳感器在一個較長的時間內保持其性能參數的能力。理想的情況是不

論什麼時候,傳感器的特性參數都不隨時間變化。但實際上,隨著時間的推移,

大多數傳感器的特性會發生改變。這是因為敏感元件或構成傳感器的部件,其特

性會隨時間發生變化,從而影響了傳感器的穩定性。

穩定性一般以室溫條件下經過一規定時間間隔後,傳感器的輸出與起始標定時的

輸出之間的差異來表示,稱為穩定性誤差。穩定性誤差可用相對誤差表示,也可

用絕對誤差來表示。

穩定性的選擇

影響傳感器長期穩定性的因素除 NTC 熱敏電阻晶片的穩定性,可靠性,傳感器本

身和結構,還有傳感器的使用環境.要使傳感器具有良好的穩定性,傳感器必須要

有較強的環境適應能力。

在選擇傳感器之前,應對其使用環境進行調查,並根據具體的使用環境選擇合適

的傳感器,或採取適當的措施,減小環境的影響。

傳感器的穩定性有定量指標,在超過使用期後,在使用前應重新進行標定,以確

定傳感器的性能是否發生變化。

在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器

穩定性要求更嚴格,要能夠經受住長時間的考驗。

穩定性的確認從以下三個方面著手:

一是,選用高可靠的熱敏電阻晶片作為核心.

二是選用合理的結構,要有較強的機械強度.

三是針對不同的使用環境,選用不同的填充材質.

MindaNTC 熱敏電阻晶片採用先進的半導體工藝,在穩定性,可靠性方面採購了重

大突破.具體表現在三個方面:

一是可耐焊試驗後阻值變化率控制在 0.3%以內,

二是冷熱衝擊後阻值變化率控制在 0.3%以內.

三是高溫老化1000小時後阻值變化率控制在0.35以內.其傳感器在結構選擇上,

根據客戶要求設計.採用雙重包封工藝,其絕緣性,靈敏度,精度,可靠性均都達到

較高的水平.

傳感器的線性範圍

打個簡單的比喻:傳感器像是一個人從一個地方走到另外一個地方,保持勻速前

進能走從遠。這速度相當於傳感器的靈敏度,而這距離就是線性範圍。

傳感器的線性範圍是指輸入與輸出成正比的區間。在線性範圍內,傳感器的靈敏

度保持不變。

傳感器的線性範圍越寬,傳感器的量程就越大,並且能確保測量精度。但是對於

任何傳感器都不能確保其完全工作在線性範圍內。可以取其近似線性區域,而且

要考慮被測量的變化範圍,使其非線性誤差保持在一定的範圍內。

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